protein（タンパク質）とGenome（ゲノム）を合成した造語で「タンパク質(Protein)の集団(Ome)」を意味する。具体的には、特定の細胞が特定の条件下に置かれたときに、その細胞内で発現している（発現する可能性をもつ）全タンパク質のことを指す。

プロテオームの研究では、種々の生物において生育時期など特異的に発現しているプロテオームを比較・解析することにより、生命現象を総合的に理解する上で重要であると考えられている。

例えば、がん細胞と正常細胞のプロテオームを比較することにより、がんの原因や治療方法を研究することに用いることができる。また、農作物では、イネのプロテオーム解析が進められている。
このほか、医薬品の開発、環境問題や食糧問題を克服するための有用植物の作出などに役立てるために、この研究が様々な分野において進められている。