如果把系统生物学中的基因组学、转录组学、蛋白质组学比作探究生物现象原因的科学，那么，代谢组学可以理解成探究生物现象结果的科学，即直接研究生物体受基因和蛋白调控的所有代谢物的变化规律和功能的科学。代谢组学的研究一方面可以发掘一些新的分子标志物，另一方面通过与基因组学、转录组学、蛋白质组学数据的联动分析，可以从原因和结果两方面分析生物体的内在变化，将系统生物学的研究推向更高水平。
代谢组学分析通常有两种主要方法：非靶向代谢组学和靶向代谢组学。非靶向代谢组学可直接进样，鉴定和相对定量地检测出实验组和对照组的差异代谢物；而靶向代谢组学需先购买目标代谢产物的标准品，进行方法学验证，再特异性、灵敏地定量检测目标代谢产物在不同样品中的变化规律。目前多数文章，可以通过非靶向代谢组学寻找差异代谢物，然后通过靶向代谢组学进一步定性定量验证。
代谢组学常用LC/MS、GC/MS、NMR三种检测手段，优缺点如下表
| 检测手段 | 优 点 | 缺 点 |
| LC/MS | 灵敏度较高，无需衍生化，适合极性较大物质 | 分离率不高，时间较长，具有偏向性 |
| GC/MS | 较好的分离效率和检测灵敏度、适合极性较小物质 | 衍生化限制了应用范围，具有偏向性 |
| NMR | 精度高、对样品限制少、不破坏样品 | 灵敏度较低、动态范围有限 |