蛋白质组学（英语：proteomics，又译作蛋白质体学） 是以蛋白质组为研究对象，研究细胞、组织或生物体蛋白质组成及其变化规律的科学。这个概念最早是在1994年，由Marc Wikins首先提出的新名词。
蛋白质组（Proteome）一词，源于蛋白质（protein）与基因组（genome）两个词的组合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。
蛋白质组学的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础，也能为众多种疾病机理的阐明及攻克提供理论根据和解决途径。其基本策略是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平、翻译后的修饰、蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生、细胞代谢等过程的整体而全面的认识。
蛋白质组学是一个跨学科的领域，它从人类基因组计划的遗传信息中受益匪浅，并涵盖了新兴的科学研究和从细胞内蛋白质组成、结构和其独特活动模式的整体水平探索蛋白质组学。
总结来说，蛋白质组学是一门研究生物体内所有蛋白质的结构、功能及其相互作用的科学，旨在通过先进的技术手段，识别和量化生物体内存在的所有蛋白质，并深入理解它们如何协同工作，共同维持生命的正常运作。