代谢组是指某一生物或细胞在一特定（生理、病理）时期内所有的低分子量化合物。根据化合物来源的不同又可分为内源性代谢产物及外源性化合物，一般情况下，代谢组指的是内源性代谢物的总和。内源性代谢产物可分为初生代谢产物和次生代谢产物，初生代谢产物是指可转换成细胞结构物质、维持细胞正常的生命活动或能量的代谢物；而次生代谢产物（主要是植物和微生物中）并不是生命活动所必需的代谢物。小分子化合物一般是指分子量小于1500的化合物，在此分子量范围内的糖脂、多糖、短肽和寡核苷酸也可被认为是代谢组的组成部分。生物体内的代谢组的化合物数量尚无明确的定论，分子量从1000～200000不等，数据之所以有如此大的差异一方面是物种的不同，另一方面，是否包括脂质、理论代谢物以及外源性代谢物是产生如此大差异的主要原因。

代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后发展起来的一门学科，是系统生物学的重要组成部分。细胞内的大量生命活动发生在代谢层面，相对于基因组和蛋白组，代谢组学更接近于表型。代谢组学自诞生来获得飞速发展，被广泛应用于疾病诊断、药物研发、食品营养、毒理、环境、植物等领域。

代谢组学力求分析生物体系（如体液和细胞）中的所有代谢产物，整个过程应尽可能地保留和反映总的代谢产物的信息。与其他组学中的分析对象不同，代谢组学分析的对象种类繁多，性质差异很大，浓度范围分布广，要对它们进行无偏向的全面分析，单一的分离分析手段难以胜任。代谢谱采用特定的预处理、衍生及检测参数的设定和使用，对生物样本中包含特定基团的代谢物组（类别）进行半定量的检测分析，代谢组学常用的分析方法有核磁共振和质谱。