Genomikas pētniecībā pielietotās metodes devušas iespēju pētīt pilnu organisma gēnu komplektu, veicinājušas molekulārajā bioloģijā vispārpieņemto teoriju apstiprināšanu un padziļinātu izpratni. Pētot genoma pamatelementu, piemēram, gēnu, promoteru u. c. regulācijas elementu strukturālās līdzības, ir gūtas jaunas atziņas par šo elementu izmaiņām evolūcijas procesā. Genomu izpēte ierosinājusi ģenētisko izmaiņu (punktveida mutāciju, kā arī strukturālu pārkārtojumu) pētniecību, kas palīdz izprast gan organismu funkcionālās īpatnības fizioloģiskā un medicīniskā kontekstā, gan arī vispārējos sugas īpatņu atšķirības elementus un evolūcijas mehānismus. Genomika tiek lietota gan fundamentālajās, gan pielietojamās molekulārās bioloģijas nozarēs. Genomiku var iedalīt pēc pētāmo organismu grupām vai atkarībā no mērķa un rezultātiem, kas tiek sasniegti pētniecības rezultātā. Cilvēka genomika pēta cilvēka genomu. 2001. gadā noteiktā cilvēka genoma sekvence reprezentēja cilvēka kā sugas genomu, jo tās noteikšanai tika analizēti daudzu indivīdu gēni. Iegūtie dati tika plaši izmantoti gēnu darbības pētniecībai, kas palīdzēja raksturot to nozīmi organisma attīstības un funkcionēšanas procesā, kā arī spriest par slimības attīstības un norises mehānismiem. Metagenomika vienlaicīgi pēta visus kādā vides paraugā sastopamo dzīvo organismu genomus, ļaujot spriest par šo organismu ģenētisko un bioķīmisko daudzveidību. Salīdzinošā genomika ir efektīvs genomu anotācijas līdzeklis, kas balstās uz teoriju, ka visiem dzīvajiem organismiem ir kopīga izcelsme un šo organismu evolūcijas vēsture atspoguļojas to genomos. Tā veicinājusi gēnu un to regulācijas elementu identifikāciju, salīdzinot mazpētītu genomu ar jau zināmām un raksturotām DNS sekvencēm. Funkcionālā genomika izmanto genoma datus, lai aprakstītu gēnu un to kodēto produktu funkcijas un mijiedarbību. Strukturālās genomikas mērķis ir noteikt genoma kodēto proteīnu telpisko (trīs dimensiju) struktūru, izmantojot eksperimentālās un modelēšanas pieejas. Citi termina “genomika” salikumi raksturo specifiskus genomikas aspektus, kas var būt vērsti uz fundamentāliem un pielietojamiem pētījumiem veselības aprūpes jomā, piemēram, vēža genomika analizē genomus noteikta vēža veida šūnās, kas ļauj noteikt izmaiņas vēža šūnas genomā, salīdzinot ar normālas šūnas genomu, un var kalpot vēža diagnostikā un terapijā. Medicīniskā genomika vai genomiskā medicīna kombinē genoma sekvenci ar citiem datu veidiem, tādiem kā funkcionālās genomikas, populāciju ģenētikas vai proteomikas datiem, lai saprastu slimības un atbildes uz zāļu iedarbību ģenētiskos pamatus. Farmakogenomika pēta ģenētisko faktoru ietekmi uz zāļu iedarbību. Ir novērotas indivīdu atšķirīgas atbildes reakcijas uz dažādām zālēm gan zāļu efektivitātes, gan blakus efektu ziņā. Uz medicīnu vērstās genomikas nozares dod praktisku pienesumu veselības aprūpes un uzlabošanas jomā, piemēram, jaunu terapiju un medikamentu izstrādē, ģenētisko diagnostisko testu radīšanā un personalizētās medicīnas pieeju ārstēšanas un terapijas izvēles procesos.