Nel 1995 Gallo pubblicò la scoperta che le chemochine, una classe di composti presenti naturalmente, sono in grado di bloccare l'HIV e arrestare la progressione dell'AIDS. Questa scoperta venne proclamata dalla rivista "Science" come una delle più importanti innovazioni scientifiche. Le chemochine giocano un ruolo determinante nel controllare la progressione dell'infezione da HIV; fanno comprendere meglio come agisce il sistema immunitario umano contro l'AIDS, orientando la ricerca clinica sul possibile l'utilizzo di una classe di farmaci per trattare l'HIV. Il "team" di Gallo, presso l'Institute of Human Virology, svolse un programma di ricerca scientifica e curò l'assistenza clinica di persone affette da HIV / AIDS, trattando più di 4.000 pazienti a Baltimora e circa 200.000 in Africa e nei Caraibi. Nel luglio 2007, a Gallo e alla sua squadra furono assegnati 15 milioni di dollari di sovvenzione dalla Bill and Melinda Gates Foundation per la ricerca di un vaccino preventivo per l'HIV/AIDS.