Das Metabolom ist die Gesamtheit von Kleinmolekül-Chemikalien in einer bestimmten Zelle, Organ oder Organismus zu einem bestimmten Zeitpunkt. Metabolome können von einem Organismus natürlich produzierte Kleinmolekül-Chemikalien (bestimmte Zucker, Vitamine und Pigmenten, zum Beispiel), sowie welche, die nicht natürlicherweise von einem Organismus produziert wurden (z.B. Arzneimittel, Umweltverunreinigungen und Lebensmittelzusatzstoffe) enthalten.
Das Metabolom kann sich über einen Zeitraum von nur Sekunden oder Minuten ändern, wobei die Änderungen eine Vielzahl von Ursachen haben können. Zum Beispiel könnte sich das Metabolom als Folge von Veränderungen in der Umgebung des Organismus, nach Nahrungsaufnahme oder nach einem Wechsel im Aktivitätsgrad verändern.
Metabolomik ist die wissenschaftliche Untersuchung der Metabolome.