蛋白质组学的最终目标不仅仅是将健康和疾病状态下细胞表达的蛋白质分类。最终目标是阐明细胞生命赖以进行的代谢、信号传导和调控网络的组织和动力学。另外，蛋白质组学还寻求理解这些网络如何在疾病中失去功能以及如何通过干预诸如药物和基因操作操纵它们的功能。

然而，大多数蛋白质组研究都指向具体生理状态下蛋白质表达和功能等更近期的目标。这里，两个对立但是互补的策略已经出现了。一个是“表达”或者“定量调节”蛋白质组学，用来监控一个细胞或组织里大数量蛋白质的表达以及定量观察在不同环境下，诸如药物的存在或者在疾病组织里表达方式是如何改变的。这使得它可能识别疾病特异性蛋白质、药物靶标和药物毒性与效力的标记物，以及通过识别表达进行协调改变的蛋白质。这是目前最广泛应用和有效的蛋白质组学模型，现在还主要依赖于双向电泳(2DE)。

蛋白质组学中MS的使用在功能和多样性方面已经有了一些显著改进而且继续演进。一些研究组已经引入了新的蛋白质标记方法学改进了MS的功能和敏感性。Aebersold和合作者已经发展了一个用同位素编码的亲和标签(ICAT)标记肽的方法，它不仅支持复杂肽混合物的增强分析，也允许在蛋白质表达水平对差异进行精确的定量，这是MS为基础的蛋白质组学以前所没有的功能。MS与一个软件工具FindMod的配对也增强了该方法识别转录后的修饰能力。定性蛋白质复合体的技术也被引进，包括基于液相色谱/串联MS的系统以及发展一个新的串联亲和纯化(TAP)标签以从细胞样品中快速纯化复合物。其它样品处理方法的进展近来允许对分泌囊中的肽用MS直接进行分析，并可望用同样的技术对其它细胞器进行分析。

蛋白质组学是植物生物学和农业生物技术的新兴领域。植物蛋白质组学研究包括定性个体和系的鉴定、评估群体内部和之间的遗传多变性。