非靶向性代谢组学又称为发现代谢组学，主要是将对照组和实验组的代谢组（某一生物体的全部代谢物）进行比对，以找出其代谢物的差异。代谢组学研究通过一定的手段能够帮助研究员从众多代谢产物挑出来，提供一个"航拍"的视角，一目了然地发现差异性代谢产物。然后通过已知的代谢通路逆推找出调节酶和基因，完成疾病发病机制、有效制剂治疗机制等方面的研究。