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Il progetto Genoma Umano e lo sviluppo di nuove tecnologie che permettono di analizzare una gran mole di dati in ogni esperimento, come nel caso dei microarray a DNA, hanno permesso lo sviluppo di un nuovo approccio sperimentale: la biologia dei sistemi.

Prima che ciò accadesse, lo studio della biologia molecolare comportava la dissezione dei sistemi biologici per individuare e isolare singole molecole. Quindi, si studiavano le proprietà di queste nel dettaglio, cercando di dedurre dalla loro funzione e dalle loro caratteristiche il ruolo all'interno delle cellule.

Poi, si cercava di ampliare: si individuavano le proteine che interagivano con essa, per cercare di allargare sempre più il campo di osservazione dentro la cellula e arrivare a descrivere, pezzo dopo pezzo, le relazioni tra le varie parti.

Questo approccio, definito riduzionista, ancora molto in uso e fondamentale nella ricerca, è affiancato da quello della biologia dei sistemi, che parte da una prospettiva completamente opposta.

Analizzando il comportamento dei sistemi nel loro insieme arriva a definire la funzione a livello dei singoli componenti (approccio di integrazione).

Il vantaggio principale risiede proprio nel tipo di approccio: infatti, i sistemi biologici sono complessi e il loro funzionamento dipende dalle interazioni multiple che i componenti hanno in un determinato momento. Pertanto, fornisce un quadro più completo di quello riduzionista, tale da permettere un maggior grado di predizione del comportamento dei sistemi biologici in determinate condizioni.

In realtà, non esiste una reale distinzione di pensiero tra i due approcci: i ricercatori si muovono dall'una all'altra a seconda delle esigenze. Per esempio, avendo individuato come funziona una molecola in un determinato processo, per esempio la produzione dell'ormone tiroideo, possono approfondire lo studio passando all'approccio di integrazione: cioè, analizzando nel complesso cosa succede al sistema, composto da tutte le molecole che interagiscono per la produzione dell'ormone (dai geni, alle proteine e all'ormone stesso), in presenza e in assenza della proteina.

La differenza rispetto al passato, in cui questo approccio era già utilzzato ma meno rilevante (anche perché era più teorico che sperimentale), è la facilità di poter ottenere e analizzare grandi quantità di dati.