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（一）病毒感染过程
1.原发感染
HIV需借助于易感细胞表面的受体进入细胞，包括第一受体和第二受体。HIV-1的外膜糖蛋白gp120首先与第一受体结合，然后gp120再与第二受体结合，gp120构象改变，与gp41分离，最终导致HIV与宿主细胞膜融合进入细胞。
HIV进入人体后，在24—48小时内到达局部淋巴结，约5天左右在外周血中可以检测到病毒成份。继而产生病毒血症，导致急性感染。
2.HIV在人体细胞内的感染过程
吸附及穿入：HIV-1感染人体后，选择性的吸附于靶细胞的CD4受体上，在辅助受体的帮助下进入宿主细胞。
环化及整合：病毒RNA在逆转录酶作用下，形成cDNA，在DNA聚合酶作用下形成双股DNA，在整合酶的作用下，新形成的非共价结合的双股DNA整合入宿主细胞染色体DNA中。这种整合的病毒双股DNA即前病毒。
转录及翻译：前病毒被活化而进行自身转录时，病毒DNA转录形成RNA，一些RNA经加帽加尾成为病毒的子代基因组RNA；另一些RNA经拚接而成为病毒mRNA，在细胞核蛋白体上转译成病毒的结构蛋白和非结构蛋白，合成的病毒蛋白在内质网核糖体进行糖化和加工，在蛋白酶作用下裂解，产生子代病毒的蛋白和酶类。
装配、成熟及出芽：Gag蛋白与病毒RNA结合装配成核壳体，通过芽生从胞浆膜释放时获得病毒体的包膜，形成成熟的病毒颗粒。
3.HIV感染后的三种临床转归
由于机体的免疫系统不能完全清除病毒，形成慢性感染，在临床上可表现为典型进展者、快速进展者和长期不进展者三种转归。影响HIV感染临床转归的主要因素有病毒、宿主免疫和遗传背景等。
（二）抗HIV免疫反应
抗HIV免疫反应包括特异性免疫和非特异性免疫反应，以特异性免疫反应为主。特异性体液免疫：HIV进入人体后2～12周，人体免疫系统即产生针对HIV蛋白的各种特异性抗体，其中仅中和性抗体具有抗病毒作用。特异性细胞免疫：主要有特异性CD4+ T淋巴细胞免疫反应和特异性细胞毒性T淋巴细胞反应（CTL）。
CD4+ T淋巴细胞作为免疫系统的中枢细胞，在特异性免疫中起重要作用。通过分泌各种细胞因子,诱导B细胞产生抗HIV的抗体,促进抗HIV的特异性CTL的产生和成熟,活化巨噬细胞和NK细胞。CD8+ T淋巴细胞是特异性细胞免疫的效应细胞，通过直接或分泌各种细胞因子(如肿瘤坏死因子,干扰素等)，抑制病毒复制。
（三）免疫病理
1.CD4+ T淋巴细胞数量减少
感染HIV后体内CD4+ T淋巴细胞数量不断减少，急性感染期以CD4+ T淋巴细胞数量短期内一过性迅速减少为特点，大多数感染者未经特殊治疗，CD4+ T淋巴细胞数可自行恢复至正常水平或接近正常水平；无症状感染期以CD4+ T淋巴细胞数量持续缓慢减少为特点，CD4+ T 淋巴细胞数多在800～350/mm3之间，此期持续时间变化较大（数月至十数年不等），平均持续约8年左右；进入有症状期后CD4+ T淋巴细胞再次较快速的减少，多数感染者CD4+ T淋巴细胞数在350/mm3以下，部分晚期病人CD4+ T淋巴细胞数甚至降至200/mm3以下，并快速减少。
CD4+ T淋巴细胞数量的减少是多因素所致，可能由于CD4+ T淋巴细胞的破坏增加；CD4+ T淋巴细胞的产生减少；淋巴组织扣留外周血的CD4+ T淋巴细胞等。
2.CD4+ T淋巴细胞功能障碍
主要表现为T辅助细胞1(Th1)细胞被T辅助细胞2(Th2)细胞代替、抗原递呈细胞功能受损、白细胞介素-2产生减少和对抗原反应活化能力丧失，使HIV/AIDS病人易发生各种感染。
3.异常免疫激活
HIV感染后的另一免疫病理改变是免疫系统的异常激活，CD4+、CD8+ T淋巴细胞表达CD69、 CD38和HLA-DR等免疫激活标志物水平异常的升高，且与HIV血浆病毒载量有良好相关性，且随疾病进展，细胞激活水平也不断升高。因此，异常的免疫激活状况不仅可以衡量血浆病毒载量的变化，还可以预测CD4+ T淋巴细胞减少的速度。
4.免疫重建
业已证明HAART促使艾滋病病人的免疫功能重建，是近年来艾滋病研究领域的重大进展之一，对艾滋病的治疗与研究影响极大。艾滋病病人免疫功能重建的含义是指经抗病毒治疗后，上述HIV所引起的免疫异常改变能恢复至正常或接近正常水平，即：1）减少的CD4+ T 淋巴细胞恢复正常；2）CD4+ T淋巴细胞恢复对记忆抗原刺激的正常反应能力；3）病人体内异常的免疫激活恢复正常。当然，免疫重建更包括抗病毒治疗后，与艾滋病相关的各种机会性感染和肿瘤的发生率下降，艾滋病病人的死亡率和发病率减少。但HAART治疗对艾滋病免疫功能重建也有其局限性：1）HAART不能使所有艾滋病病人的免疫功能重建；2）HAART不能重建抗HIV的CD4+ T淋巴细胞特异性免疫反应，CD8+ T淋巴细胞特异性抗HIV的能力也下降，这意味着病人需长期维持用药。