A proteômica molecular é uma subdisciplina das sequências do genoma proteômico e sua interpretação ao nível molecular. Abrange também o estudo das propriedades estruturais e funcionais das proteínas e sua expressão. A proteômica molecular ajuda a entender como as proteínas trabalham juntas nas diferentes vias metabólicas, além de auxiliar seus mecanismos regulatórios e também auxilia na compreensão das diversas doenças com estabelecimento de diversos biomarcadores.