La proteómica molecular es una subdisciplina de las secuencias del genoma proteómico y su interpretación a nivel molecular. También abarca el estudio de las propiedades estructurales y funcionales de las proteínas y su expresión. La proteómica molecular ayuda a comprender cómo funcionan las proteínas en las diferentes vías metabólicas, ayuda a sus mecanismos reguladores y también ayuda a comprender las diversas enfermedades con el establecimiento de diversos biomarcadores.