Für den Nachweis der bekannten Proteine benötigt man spezifische Antikörper, die in verschiedenen Immunassays eingesetzt werden. So erlaubt die Western-Blot-Analyse Aussagen über die relative Menge und die Größe der zu untersuchenden Proteine. Für quantitative Untersuchungen eignen sich der Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) und der Radioimmunassay. Für den Hochdurchsatz wurden Protein-Microarrays, auch Biochips genannt, entwickelt. Sie erlauben die parallele Analyse einer Vielzahl von Proteinen in einer geringen Menge biologischen Probenmaterials. Mit immunhistochemischen und immuncytochemischen Untersuchungen wird die räumliche Verteilung von Proteinen untersucht. Analog zum Transkriptom gibt es auch den Versuch das Proteom von Zellen darzustellen. Die Herausforderungen an die sich schnell entwickelnde Proteomik sind aber, auch weil die Zahl der verschiedenen Proteine einer Zelle die der Gene um ein Vielfaches übersteigt, viel größer. Wichtigste Nachweisgeräte sind Massenspektrometer, die immer präziser, sensitiver und schneller werden.