A genomika megmondja, mi történhet. A transzkriptomika megmondja, mi íródik át. A proteomika megmondja, milyen fehérjék vannak jelen. A metabolomika pedig megmondja, hogy mi történt valójában. Ez a biológiai mintában található kis molekulák, úgynevezett metabolitok nagymértékű vizsgálata. Ezek közé tartoznak a cukrok, aminosavak, lipidek és több száz más vegyület. Ezek az anyagcsere termékei, és a sejt aktuális állapotát tükrözik.

A metabolomika olyan technikákat alkalmaz, mint a tömegspektrometria és a mágneses magrezonancia a metabolitok azonosítására és mennyiségi meghatározására. Egyetlen minta több ezer vegyületet tartalmazhat, széles koncentrációtartományban. Ezek elválasztása és mérése analitikai szempontból kihívást jelent. Az adatok összetettek, és értelmezésük számítógépes eszközöket és biológiai ismereteket igényel.

Az alkalmazások széleskörűek. Az orvostudományban a metabolomika azonosítja a betegségek biomarkereit, előrejelzi a gyógyszerválaszt, és feltárja a rákban vagy cukorbetegségben zavart anyagcsere-útvonalakat. A mezőgazdaságban javítja a termés minőségét és a stressztűrő képességet. A mikrobiológiában azt vizsgálja, hogy a mikrobák hogyan hatnak kölcsönhatásba a környezetükkel. A táplálkozásban pedig azt követi nyomon, hogy az étrend hogyan befolyásolja az anyagcserét.

A metabolomika áll a legközelebb ahhoz, hogy pillanatképet kapjunk a fiziológiáról. Rögzíti a pillanatnyi kémiát, amely az étrenddel, a testmozgással, a betegséggel és a napszakkal együtt változik.