Biosféře dominují mikroorganismy, přesto většina mikrobů nebyla vědecky zkoumána. Různé studie v posledním desetiletí prokázaly, že většina bakterií v jakémkoli prostředí zůstává nekultivovatelná. V souladu s tím se metagenomika, metoda nezávislá na kultivaci, stala mocným nástrojem, který umožňuje lépe pochopit strukturu společenstev a jejich fyziologický význam v ekosystému. Metagenomika je genomická analýza populace mikroorganismů buď prostřednictvím identifikace genových sekvencí na základě funkce (funkční metagenomika), nebo identifikace funkcí na základě sekvence (sekvenční metagenomika). Zpočátku vysoké náklady na sekvenování umožnily rozšíření metagenomiky pouze směrem k identifikaci nových genů nebo drah pomocí přístupu funkční metagenomiky. Nástup ekonomických platforem pro sekvenování nové generace urychlil tempo projektů metagenomického sekvenování a umožnil dekódování genetického rámce různých mikrobů a zaplavil databáze obrovskými soubory metagenomických dat. Stalo se výzvou odfiltrovat šum z těchto obrovských souborů dat, aby bylo možné dekódovat strukturu mikrobiomu a předpovědět fungování mikrobiomu v konkurenci se studovaným ekosystémem. V souladu s tím byla vyvinuta řada samostatných nebo online softwarových analytických pipeline, které výzkumníkům umožňují získat významné biologické informace v omezeném časovém úseku. Tato kapitola je zaměřena na metagenomický rámec, metagenomické aplikace a dostupné nástroje pro interpretaci dat k analýze metagenomických datových souborů. Obsah této kapitoly obohatí vědecké znalosti mladých výzkumných pracovníků, kteří plánují realizovat vědecké objevy založené na metagenomice.