代谢组学主要通过对机体内小分子代谢物进行精准定性定量，并分析代谢物与机体的生理、病理变化的关系，以达到研究疾病的发生、发展，寻找疾病生物标记物（biomarkers）和疾病早期预测、诊断等目的。代谢组学在医学研究中具有重要作用和广阔的发展前景，主要应用方向在以下方面：生物医学、精准医学与早期预测、营养、药物理论研究、植物学研究、细胞、微生物学研究。