Françoise Barré-Sinoussi est promue au grade d’officier de la Légion d'honneur en 2006.
Durant sa carrière, elle a été récompensée par plusieurs prix, dont le Prix Nobel de physiologie ou de médecine avec Luc Montagnier le 6 octobre 2008 pour sa découverte du VIH.
Elle a été promue Commandeur de la Légion d'honneur le 1er janvier 2009.