人類免疫缺陷病毒直徑約80～140納米，呈圓形或卵圓形。病毒外膜是類脂包膜，來自宿主細胞，并嵌有病毒的蛋白gp120與gp41。其中gp41是跨膜蛋白，gp120位于表面，與gp41通過非共價作用結合。向內是由蛋白p17形成的球形基質（matrix），以及蛋白p24形成的半錐形衣殼（capsid），衣殼在電鏡下呈高電子密度。衣殼內含有病毒的RNA基因組、酶（逆轉錄酶、整合酶、蛋白酶）以及其他來自宿主細胞的成分（如tRNAlys3，作為逆轉錄的引物）。
病毒表面囊膜電子致密度增高，并且可見桿棒樣表面突起。破碎不完整的毒粒尤為多見，囊膜會失去完整性，碎裂的病毒會呈片段狀或者扭結狀分散于成團的完整毒粒中。