雙向電泳（two-dimensional electrophoresis,2-DE）是等電聚焦電泳和SDS-PAGE的組合，即先進行等電聚焦電泳（按照pH分離），然后再進行SDS-PAGE（按照分子大小），經染色得到的電泳圖是個二維分布的蛋白質圖。
蛋白質組研究的發展以雙向電泳技術作為核心。雙向電泳由O’Farrell’s于1975年首次建立并成功地分離約1 000個E.coli蛋白，并表明蛋白質譜不是穩定的，而是隨環境而變化。雙向電泳原理簡明，第一項進行等電聚焦，蛋白質沿pH梯度分離，至各自的等電點；隨后，再沿垂直的方向進行分子量的分離。