反转录病毒的基因组是单链RNA，它能编码生成反转录酶，即以RNA为模板合成DNA的一种酶。反转录病毒粒子有囊膜，直径约100 nm，衣壳为廿面体， 包被在单链RNA基因组外面，根据超薄切片的电镜观察，病毒粒子分为A、B、C、D4种类型。A粒子只出现在细胞内，有双层膜，中央无拟核；B粒子的中央拟核偏于一边，如小鼠乳腺瘤病毒；C粒子的拟核位于中央，如禽类、哺乳类肉瘤病毒和白血病病毒；D粒子的形态介于B和C粒子之间，如Mason—Pfizer猴病毒(MTPV)和松鼠猴病毒等。反转录病毒中有些是可以诱发肿瘤的。
反转录酶是分别由Temin H和BaltimoreD于1970年发现的，它是一种核心蛋白质。每个病毒粒子约有30多个酶分子，它将病毒RNA基因组反转录成DNA，而后这种DNA整合在宿主细胞的DNA基因组内。这种插入的、经反转录生成的DNA称为前病毒DNA(proviral DNA)。整合在生殖细胞中的前病毒DNA，可同宿主DNA基因组一起传递给下一代。下一代细胞即使未经反转录病毒直接感染，在基因组中也带有了前病毒DNA，这称为内源性前病毒(endogenous provirus)，成为宿主基因组的一个组成部分。当宿主基因组转录时，前病毒DNA也随之被转录成RNA。这时，RNA或是作为mRNA翻译生成病毒的蛋白质，或是作为病毒RNA基因组被装配成新的病毒粒子，或是在反转录酶作用下在细胞质内反转录成线状DNA分子并进入细胞核内，在整合酶作用下，整合进宿主细胞基因组。
宿主细胞基因组有时会同前病毒DNA发生重组。这样，有的宿主细胞的基因组DNA会随同反转录病毒一起进行转座。当插入染色体上新的位置时，有可能使细胞的表型和特性发生改变。
反转录病毒RNA基因组通常由两个完全相同的亚基组成。每个亚基的长度在5 000～9000核苷酸。凡是能够复制的基因组，不论是哪一种反转录病毒，也不论是否能够致癌，都有3个编码蛋白质的基因参与病毒的复制过程，这3个基因是：gag(group-specific antigen)基因，编码病毒的核心蛋白；pol基因，编码反转录酶；env基因，编码病毒的包膜糖蛋白。
反转录病毒RNA基因组的5，端是帽核苷酸，3，端有一串多聚腺嘌呤核苷酸poly(A)。5，端和3，端各有一个短的(10～80核苷酸)重复序列，以及与之邻接的U5和U3序列。U5是病毒RNA基因组5，端特有的序列，长80～100核苷酸；U3 是病毒RNA基因组3，端特有的序列，长度从170~1 260核苷酸。U5和U3之间则是病毒的三个基因，从5，到3，的方向，这三个基因的排列次序是gag(约2 000核苷酸)，pol(约2 900核苷酸)和env(约1 800核苷酸)。当病毒RNA基因组经反转录酶催化反转录成DNA基因组形式时，在DNA基因组的两端生成了长末端重复序列(LTR)。LTR由U3—R—U5三个DNA序列连接，这是反转录病毒DNA形式的特有结构，在反转录病毒的RNA基因组中是不存在的。
关于LTR是如何从病毒RNA两端的U5、R和U3、R转录而成的，其确切机制还不清楚，这里提供一种有待进一步验证的假设模型。
图3—26的假设模型认为，LTR的形成有如下过程：
1．反转录病毒RNA本身能编码产生蛋白质，所以称为正链病毒(plus chain virus)或正链RNA。
2．在病毒RNA的结合位点上，引物RNA退火。
3．反转录酶开始合成负链DNA,——以正链RNA为模板合成的DNA单链。
4．负链DNA合成至RNA模板的终端而终止合成。
5．5，端区内的RNA链被降解。
6．正链DNA的R区同反转录病毒的第二个RNA亚基上的R区配对。
7．反转录酶继续将病毒RNA反转录成负链DNA。
8．除去RNA引物。
9．RNA链降解留下一些片段，作为合成正链DNA的引物，即以负链DNA为模板合成另一条DNA单链。
10．新合成的正链DNA在模板末端终止合成。
11．正链DNA再次转移到负链DNA的3’端。
12．正链DNA完整合成。
13．负链DNA完整合成，在DNA基因组两端生成LTR。
