蛋白質組學集中于動態描述基因調節，對基因表達的蛋白質水平進行定量的測定，鑒定疾病、藥物對生命過程的影響，以及解釋基因表達調控的機制. 作為一門科學，蛋白質組研究并非從零開始，它是已有20多年歷史的蛋白質(多肽)譜和基因產物圖譜技術的一種延伸. 多肽圖譜依靠雙向電泳(Two-dimensional gel electrophoresis, 2-DE)和進一步的圖象分析；而基因產物圖譜依靠多種分離后的分析，如質譜技術、氨基酸組分分析等.
由于可變剪輯及RNA編輯的存在，許多基因可以表達出多種不同的蛋白質。因此，蛋白質組的復雜度要比基因組的復雜度高得多。
如果某物種的基因組全序列已經破譯，并不代表該物種的蛋白質組也已破譯。 具體分析某個基因的蛋白質產物要綜合基因組水平、轉錄水平和翻譯水平的修飾及調控來確定。
