主要通過構建病毒載體來完成。
1 逆轉錄病毒（retrovirus，Rv)
構建簡單，裝載外源基因容量最大達8kb，整合入宿主細胞基因組而無病毒蛋白表達。但僅能感染分裂期細胞，體外制備滴度較低，且其隨機整合有引起“插入性突變”的可能。
2 腺病毒（adenovirus,Adv)
為近年肝細胞肝癌基因治療中報告最多的一種病毒載體。體外制備滴度較大 ，裝載外源基因容量最大達35kb，不整合入宿主細胞基因組因而避免插入突變的危險，能感染分裂細胞和非分裂細胞。但易引起宿主免疫反應而使轉染效率下降，且大劑量靜脈給予可導致嚴重的肝臟炎癥反應，因此通過全身給藥受到限制。Nagao等發現瘤內注射重組Adv后，目的基因可有效表達，但表達時間短暫，重復注射后表達效率降低且誘發體液和細胞免疫反應。
3 單純皰疹病毒
單純皰疹病毒（herps simplex virus，HSV）對非分裂細胞有天然的親合力，裝載外源基因容量達30kb，體外制備滴度接近腺病毒。但構建時難以除去與裂解細胞有關的基因而對細胞毒性大。
4 腺相關病毒
腺相關病毒（adeno-associated virus，AAV）在人類不引起任何病理性后果，它能感染非分裂S相細胞，還能將基因轉人非周期（noncyling）腫瘤細胞。AAV是一種缺陷前病毒，對人類無致病性。能用于運載外源性重組基因組，已應用于肝和肝癌細胞的治療基因轉移。
5 其他病毒
痘苗病毒（vaccini virus）可以獨立在細胞之中復制和轉錄，并能以較強的方式表達多個腫瘤抗原。
桿狀病毒（bacul virus）能夠感染肝細胞和肝腫瘤細胞，并能增強肝細胞腫瘤壞死因子a(TNFa）、IL-1a、IL-lβ的表達。