Metagenomika se věnuje studiu genomů v rámci celé mikrobiální komunity. Tato technologie otevřela novou éru ve studiu mikrobiální diverzity s přímým přístupem ke genomům mnoha nepěstovaných mikroorganismů v jejich přirozeném prostředí. Metagenomické sekvenování analyzuje rozmanitost mikrobiální komunity, genové složení a funkci, stejně jako metabolické cesty spojené s konkrétním prostředím. Tento přístup byl aplikován na ekologické studie a ve výzkumu biomarkerů.