在分子生物學和遺傳學領域，基因組是指生物體所有遺傳物質的總和。這些遺傳物質包括DNA或RNA（病毒RNA）。基因組包括編碼DNA和非編碼DNA、線粒體DNA和葉綠體DNA。研究基因組的科學稱為基因組學。

基因組指自主復制的單所有多的位所應有的一套基因，因而有“質粒基因組”和“病毒基因組”的名稱，這和“質粒和病毒的不可染色體”一詞相同。基因組中不同區域具有不同的功能，有些是屬于編碼蛋白質的結構基因、有些屬于參與結構基因的復制、轉錄及其蛋白質表達調控的調節基因，有些功能目前還尚不清楚。

基因組大小是一個拷貝的單倍體基因組中DNA堿基對的總數。基因組大小與原核生物和低等真核生物的形態復雜性呈正相關。然而，在軟體動物和上述所有其它高等真核生物之后，這種相關性已不再存在，主要是因為重復DNA的緣故。