Esso infetta i linfociti CD4+ helper instaurando un'infezione persistente; durante l'infezione stimola la cellula a produrre fattori di crescita che portano ad una trasformazione in senso neoplastico della cellula infettata. Il periodo di latenza, durante il quale il virus si replica all'interno delle cellule della linea T, è parecchio lungo (circa 30 anni); al termine del periodo di latenza si sviluppa la ATLL, che è una neoplasia in cui le cellule T vengono chiamate "cellule a fiore" per il loro aspetto pleomorfo e presentano nuclei lobulati. Essa è accompagnata da ingrossamento linfonodale, ipercalcemia e sovrainfezioni da patogeni opportunisti.