代謝組學突出的是一種整體性的研究思路。它通過現代超高效液相色譜/高分辨質譜聯用儀等技術分析體液中的代謝物組成譜，并利用多變量統計分析技術，把所有代謝物的組成信息都整合到一起，為在系統和整體的層面上比較和分析生物的代謝特性。
眾所周知，西方醫學的哲學基礎是從分析開始的，如魏爾嘯的細胞論。隨著分析技術和儀器的不斷進步，對生命和物質的了解不斷精微。例如，營養基因組學主要研究營養素和植物化學物質對人體基因的轉錄、翻譯表達以及代謝機制，其可能的應用范圍包括營養素作用的分子機制。但是，這種分析越深入，所得的結果越片段，對人體整體的指示意義就越遙遠，難于解釋當前的臨床情況，給出干預方向和具體途徑。
西方醫學意識到哲學的貧困轉而想在整體化找出路。恰逢代謝組學應運而生，提供了強有力的技術手段。中國的傳統醫學（中醫），自古重視天人合一的整體觀，對養生，疾病等生理-病理現象有獨特而高超的觀察、研究。對祖國醫學的挖掘和發揚光大勢必在代謝組學的助力下得到進一步的升華。
代謝組學還具有反向工程學的技術思路。它是通過測查代謝終產物（一般是分子量小于1 000的物質），反推整體組成并進行動態跟蹤分析，對生物系統進行的整體和動態的認識。代謝物是基因表達、蛋白運動以及所有新陳代謝過程的終產物，疾病、藥物、食物等與體內相互作用的最終結果和表現。所有的外源物質、病理生理變化或遺傳變異的作用都會反映到各種生物學途徑上，對內源性代謝物質的穩態平衡產生干擾，從而使內源性代謝物中的各種物質的濃度和比例發生變化。
代謝物可作為能量的載體和儲存體、信號分子、神經遞質、轉錄和翻譯的調控因子、蛋白質功能的調控因子等，在生命活動中起著重要作用。由不同代謝物構成的代謝網絡處在信號轉導網絡、基因調控網絡和蛋白質相互作用網絡的下游，可反映基因組、轉錄組和蛋白質組的變化，與表型有較高的相關性。同時代謝物與上游基因、蛋白進行相互作用以反饋上游的生命活動網絡，從總體水平上揭示機體的生命活動圖景。
總而言之，代謝組學方法正是從系統的角度整體地研究生物體對內外環境改變的調節和應答，能夠為復雜未知疾病的研究提供良好的技術平臺，使疾病機制的研究從生物體內在的差異（基因組、蛋白水平）擴展到機體與環境之間的相互影響和作用，使研究更具備系統性、動態性和準確性。因此當今國內外學術研究領域醫學代謝組學作為一種最新的方法在各種疾病相關方向上的研究得到了臨床上的一致關注。