Diversas comunidades microbianas de bactérias, arqueias, vírus e eucariotos unicelulares têm papéis cruciais no meio ambiente. No entanto, muitos desses microrganismos são frequentemente difíceis de serem cultivados em laboratório, fato que pode confundir a catalogação de alguns desses membros e a compreensão de como as comunidades funcionam. A metagenômica, entretanto, permite realizar em diversos ambientes a comparação de alto rendimento, compreensão da composição e funções das comunidades microbianas

Atualmente, uma tecnologia de sequenciamento de DNA revolucionou a pesquisa genômica e foi capaz de sequenciar o genoma completo de organismos num tempo menor e com mais precisão. Essa tecnologia, que nos estudos com microrganismos substitui a caracterização convencional por morfologia, as propriedades de coloração e os critérios metabólicos, é conhecida por