Mithilfe Massenspektrometrie-basierter Proteomics können die Proteinprofile von Zellkulturen, Organellen oder Geweben charakterisiert werden. Hierzu werden die Proteinproben zunächst durch eine geeignete Protease, wie z.B. Trypsin, verdaut, um ein komplexes Peptidgemisch zu erzeugen, das durch Umkehrphasen-C18-Flüssigchromatographie nach Hydrophobie und Größe getrennt werden kann. Die aus der Umkehrphasensäule eluierenden Analyten werden ionsierirt und dann über die Gasphase in das gekoppelte Massenspektrometer eingebracht. Im Massenspektrometer werden schließlich die exakten Massen der Peptid-Ionen detektiert und Fragment-Spektren der Peptide aufgenommen. Die spätere Identifizierung der Peptide und Proteine erfolgt durch Datenbanksuchen mit geeigneten Such-Algorithmen wie Sequest und Mascot.

Massenspektrometrie basierte Proteomics ist eine sehr vielseitige Technik, die neben der Identifizierung auch die Quantifizierung von Proteinen durch „Label“-freie Techniken oder durch eine stabile Isotopenmarkierung erlaubt.