蛋白質組學的zui終目標不僅僅是將健康和疾病狀態下細胞表達的蛋白質分類。zui終目標是闡明細胞生命賴以進行的代謝、信號傳導和調控網絡的組織和動力學。另外，蛋白質組學還尋求理解這些網絡如何在疾病中失去功能以及如何通過干預諸如藥物和基因操作操縱它們的功能。

然而，大多數蛋白質組研究都指向具體生理狀態下蛋白質表達和功能等更近期的目標。這里，兩個對立但是互補的策略已經出現了。一個是“表達”或者“定量調節”蛋白質組學，用來監控一個細胞或組織里大數量蛋白質的表達以及定量觀察在不同環境下，諸如藥物的存在或者在疾病組織里表達方式是如何改變的。這使得它可能識別疾病特異性蛋白質、藥物靶標和藥物毒性與效力的標記物，以及通過識別表達進行協調改變的蛋白質。這是目前zui廣泛應用和有效的蛋白質組學模型，現在還主要依賴于雙向電泳(2DE)。

蛋白質組學中MS的使用在功能和多樣性方面已經有了一些顯著改進而且繼續演進。一些研究組已經引入了新的蛋白質標記方法學改進了MS的功能和敏感性。Aebersold和合作者已經發展了一個用同位素編碼的親和標簽(ICAT)標記肽的方法，它不僅支持復雜肽混合物的增強分析，也允許在蛋白質表達水平對差異進行的定量，這是MS為基礎的蛋白質組學以前所沒有的功能。MS與一個軟件工具FindMod的配對也增強了該方法識別轉錄后的修飾能力。定性蛋白質復合體的技術也被引進，包括基于液相色譜/串聯MS的系統以及發展一個新的串聯親和純化(TAP)標簽以從細胞樣品中快速純化復合物。其它樣品處理方法的進展近來允許對分泌囊中的肽用MS直接進行分析，并可望用同樣的技術對其它細胞器進行分析。

蛋白質組學是植物生物學和農業生物技術的新興領域。植物蛋白質組學研究包括定性個體和系的鑒定、評估群體內部和之間的遺傳多變性。