たんぱく質や核酸などの立体構造（構造生物学）と分子機能に基づいてゲノム機能を解明しようとする研究分野のこと。遺伝子は「どのような」たんぱく質を「いつ」「どこで」「どれくらい」作るかを指示することで、遺伝子の機能はその産物であるたんぱく質の分子機能を通じて発揮される。たんぱく質の分子機能はその立体構造に基づいて発現される。構造ゲノム科学とはアミノ酸配列ではなく、立体構造の類似性から未知の遺伝子機能を解明する方法であり、立体構造を網羅的に解析することで、アミノ酸配列（1次元）データを立体構造（3次元）データに変換する方法でもある。