菌抗原以及鉴定可能的感染性或肿瘤性疾病的免疫组织化学标记物方面非常有用。蛋白质组学的一个有趣用途是使用特定的蛋白质生物标志物来诊断疾病。 许多技术允许测试在特定疾病期间产生的蛋白质，这有助于快速诊断疾病。 技术包括西方墨点法，免疫组织化学染色，酶联免疫吸附试验（ELISA）或质谱法。 (Secretomics)是利用蛋白质组学方法研究和分泌途径的蛋白质组学的子领域，最近已成为发现疾病生物标志物的重要工具。
蛋白质基因组学.在()中，蛋白质组学技术（例如质谱法）用于改善基因注释。