虽然存在诸多困扰，但“人类基因组计划”还是于20世纪90年代正式启动，预计耗资30亿美元。该项计划预计在15年内绘制出一幅完整的人类基因组序列图。序列图描绘的是人类基因组中每一个DNA的基础排序。

“人类基因组计划”一开始由对发现人类DNA做出巨大贡献、荣获1962年诺贝尔奖的詹姆斯·沃森担任主管，他表示：“我有幸让我的科学生涯从双螺旋跨越到30亿步的人类基因组。”他的职位于1993年改由弗朗西斯·科林斯(Francis Collins)担任。

1990年，美国能源部和国家卫生研究院正式启动“人类基因组计划”随后英国、日本、法国、德国、中国和印度先后加入，为了协调各国人类基因组研究，1988年国际人类基因组组织(HUGO)成立。

科学家使用来自两名男性和两名女性(从捐献者中随机选出)的血液中的白细胞，从中取得分离的DNA。有非正式的报道(在团体内部也盛行的说法)指出，用于国际基因组计划的大部分DNA来自住在纽约州的一名男性捐献者(编号为RP11)。

由于投入力量巨大，DNA排序工作进展迅猛。一开始由科学家人工排序，一个月才能研究几千个DNA碱基对；后来利用计算机自动排序，几小时就能为好几万个DNA碱基对排序。

1998年，一个名叫克雷格·文特尔(Craig Ventor)的人找到了参与“人类基因组计划”的科学家，声称自己可以通过使用一种略微不同的方法更快更省钱地完成“人类基因组计划”。他还声称他的公司——赛雷拉基因组(Celera Genomics)——只需要原计划1/10的资金就能实现“人类基因组计划”想要实现的目标。为了证实自己所说不虚，他利用自己的方法为果蝇的基因组排了序。来自这家公司的挑战激励着参与由政府支持开展的“人类基因组计划”中的科学家，他们要更快地完成对人类基因组序列图的绘制工作，绝不允许自己输给一家私营公司。

于是，人类基因组序列图的草稿公布时间比预计时间提前了。2001年2月，政府出资支持的“人类基因组计划”小组和赛雷拉公司各自发布了一幅人类基因组序列图。这两幅序列图上都有留白的部分(尚未完成对某些DNA碱基对的排序)。2002年，双方又发布了后续序列图，此时，大部分基因组的排序工作已经完成。