代谢组学(英语：metabolomics)是在后基因组学时代兴起的一门跨领域学科，其主要目标是定量研究生命体对外界刺激、病理生理变化、以及本身基因突变而产生的其体内代谢物水平的多元动态反应。代谢组学诞生于上个世纪末，由英国伦敦帝国大学Jeremy Nicholson教授创立，之后得到迅速发展并渗透到多项领域，比如疾病诊断、医药研制开发、营养食品科学、毒理学、环境学，植物学等与人类健康护理密切相关的领域。
代谢组学是对特定细胞过程遗留下的特殊化学指纹的系统研究，更具体地说，是对小分子代谢物组的整体研究。代谢物组定义为在一个生物体内所有的代谢物的集合，而这些代谢物是此生物体基因表达的最终产物。因此，当信使RNA基因的表达数据和蛋白质组学的分析无法描述细胞体内的所有生理活动的时候，对代谢物组的表征是个非常重要的补充，我们可以用它来对细胞的生理活动实现一个瞬时快照。
代谢组学研究主要技术手段有核磁共振(NMR)，质谱(MS)，色谱(HPLC，GC)及色谱质谱联用技术。而常用的代谢组学研究方法有两种：一种称作代谢物指纹分析，是采用液相色谱-质谱联用的方法;另一种则是代谢轮廓分析，是由研究人员现行假设代谢途径，再对此进行深入研究。
代谢组学研究在疾病诊断中的应用。疾病导致机体病理生理过程变化，最终引起代谢产物发生相应变化，通过对代谢产物进行分析，并与正常人的代谢产物比较，寻找疾病的生物标记物，是一种较好的疾病诊断方法。
有专家曾表示，利用现今的代谢组学研究技术，代谢产物中我们只研究到其约5%-10%的产物，还有大部分的分子作用无从知晓，但大家都坚信随着代谢组学研究技术的不断完善，不久之后在疾病诊断上，将会更为高效、准确，会为疾病治疗争取更多的时间和更准确的疾病诊断。
代谢组学研究技术服务通常有以下几大类：靶向代谢组学服务、非靶向代谢组学服务、脂质代谢组学服务、代谢组学生物信息学分析服务。现有很多机构专门提供此类代谢组学研究技术服务，为研究人员、大型研究项目提供技术包裹。
