La protéomique moléculaire est une sous-discipline des séquences génomiques protéomiques et de leur interprétation au niveau moléculaire. Cela englobe également l'étude des propriétés structurelles et fonctionnelles des protéines et de leur expression. La protéomique moléculaire aide à comprendre comment les protéines interagissent dans les différentes voies métaboliques, aide à ses mécanismes de régulation et aide également à comprendre les différentes maladies avec l'établissement de divers biomarqueurs.