La libreria genomica è una vera e propria collezione di geni catalogati. Fisicamente i geni sono contenuti in plasmidi, ovvero delle strutture di Dna circolari, che originariamente sono tipiche dei batteri; con metodi di biologia molecolare che sono chiamati di "taglia e cuci", i geni vengono inseriti in questi vettori.

Esistono dei metodi per ricercare all'interno di questa collezione il plasmide che contiene il gene desiderato, in modo da analizzare, per esempio, un gene che si vuole studiare nel dettaglio, capire per quale proteina codifica, come è regolato nella sua attività. Si può anche voler isolare un gene per creare un organismo ricombinante, ovvero per inserirlo in una cellula che normalmente non possiede quel gene e vedere che cosa succede.

Spesso poi non si conosce la funzione di tutti i geni contenuti in una libreria e isolarne uno serve semplicemente a cominciare a studiarne la funzione...