Comme tous les virus à ARN, le H5N1 mute rapidement. Les généticiens classent les sous-types viraux et les nouveaux variants du H5N1 en clades regroupant chacun un ancêtre d'une forme du H5N1 et ses descendants connus. Les variants des virus H5N1 et leurs descendants, quand ils sont repérés (par séquençage génétique, après parfois des indices cliniques laissant suspecter une mutation), sont classés sur l'arbre phylogénétique par ordre d'apparition (date), selon leur lieu d'apparition et l'espèce touchée, et surtout selon les modifications génétiques observées sur le gène HA (codant l'hémaglutinine). C'est ce même classement qui est utilisé pour le choix des souches à utiliser pour produire des vaccins (aviaires et humains)ou des candidats-vaccins prépandémiques adaptés au moment et au lieu.
L'étude des séquences génétiques codant l'hémagglutinine (H ou HA) de la majorité des virus H5N1 circulant chez les oiseaux et les hommes de 2003 à 2006 a permis de classer les virus H5N1 en deux groupes (ou clades phylogénétiques) distincts (un clade est un sous-groupe génétique apparaissant lors de l’évolution d’une espèce. On le traduit graphiquement par une branche sur l’arbre de l’évolution). Ces études seront à partir de mi-2006 facilités par l'ouverture des bases de données génétiques à tous les chercheurs (elles étaient antérieurement réservées aux laboratoires affiliés à l'OMS, faute d'accord des gouvernements des pays-membres de l'OMS pour leur ouverture publique). Selon l'OMS (mi-aout 2006), des virus du Clade 1 ont circulé en 2004 et 2005 au Cambodge, en Thaïlande et au Vietnam où ils ont infecté l’Homme. C'est contre ces virus qu'ont été conçu les 2 premiers prototypes de vaccins, le 1er étant rapidement devenu désuet. Des virus du Clade 2 ont circulé chez les oiseaux en Chine et en Indonésie en 2003-2004 puis ils ont en 2005-2006 diffusé vers l'ouest, le Moyen-Orient, l’Europe et l’Afrique, devenant le principal responsable des infections humaine fin 2005 et début 2006 où un nouveau variant semble émerger en Asie du Sud-Est (Indonésie principalement) Six clades secondaires ont été distingués au sein du clade 2 ; trois (sous-clades 1, 2 et 3 respectivement principalement responsables des cas humains en Indonésie, au Moyen-Orient/Europe/Afrique, et en Chine et antigéniquement différent des virus précédents. Ces nouveaux sous-clades ; très pathogènes pour l'homme, antigéniquement distinct du clade 1 et distinct entre eux, pourraient imposer la mise au point de nouveaux vaccins.
Le 20 février 2006, l'O.M.S avait fait un point sur les mutations du H5N1. Ces mutations modifiant le mode de transmission et la virulence du virus, mais sans, pour le moment selon l’OMS, augmenter le risque de transmission entre l’animal et l’homme qui reste un évènement rare.
Les virus à ARN du groupe Influenza sont, par nature, génétiquement très instables. Ils varient selon deux mécanismes : les glissements antigéniques (antigenic drift) ou les cassures antigéniques (antigenic shift). Les glissements sont des variations antigéniques discrètes et continues qui ne modifient pas la structure antigénique globale du virus et permettent donc de conserver une immunité partielle à court terme.
Selon une information du 14 novembre 2005 : Des experts, du département de biologie moléculaire de l'Institut Pasteur de Hanoï, dirigés par Cao Bao Van annonçaient avoir mis en évidence des variations des hémagglutinines et des neuraminidases présageant des mutations génétiques susceptibles d'augmenter la virulence du H5N1. Il faudrait toutefois un certain nombre (5) de mutations sur le génome dans des endroits bien précis pour que la souche s'adapte à l'homme. Ces points sont surveillés en permanence par typage génétique des souches.
De nombreuses mutations ont été détectées depuis 2003, dont chez un patient turc en 2006 ; l'impact de ces mutations est généralement inconnu ou mineur selon l’OMS. Globalement le virus semble cependant de plus en plus agressif envers l'Homme (sauf pour la souche qui a sévi en Turquie). Selon d'autres sources et d'autres chercheurs, l'une de l’américain Henri L. Niman, et l’autre italienne, les séquences de mutation s’accélèrent et les risques ne sont pas d’une réelle mutation, mais plutôt d’une recombinaison du virus qui a déjà commencé avec ceux des cygnes H1N1 et H1N2, ils œuvrent contre l'OMS qui séquestre les données. L’OMS doit, selon eux, ouvrir les bases de données (humaines et animales) et publier les séquences virales et non les réserver aux 15 laboratoires-référents de l'OMS. L'OMS a entendu cet appel et ouvre ses bases de données (mi 2006) en encourageant avec l'OIE et la FAO tous les pays et chercheurs à partager leurs données. Les souches et les séquences pourront ainsi être plus rapidement étudiées et comparées, pour mieux anticiper, détecter plus précocement et précisément les mutations ou recombinaisons et développer des stratégies vaccinales efficaces… et par exemple éviter de jeter 8 millions de doses à la poubelle aux USA. Autres problèmes : Les chercheurs doivent publier dans des revues à comité de lecture pour l'avancement de leur carrière et leur évaluation. Ceci freine la publication de découvertes importantes. De plus, il peinent parfois à obtenir des crédits si les découvertes génétiques ne sont pas protégées par le secret industriel ou brevetés (ce qui peut les rendre inaccessibles aux pays pauvres), et l’OMS a jusque mi-2006 reflété l'opinion des pays-membres qui la constituent sur la protection intellectuelle. L’OMS considère que la principale difficulté est l’obtention des crédits de recherche, et non la protection des découverte qui reste négociable de gré à gré entre laboratoires.