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Die 2D-Gelelektrophorese ist ein Verfahren zur Trennung von Molekülen die ein hohes Auflösungsvermögen (5.000 – 10.000 verschiedene Proteine) bietet, im Gegenzug aber nicht ganz Problemlos ist, was die Reproduzierbarkeit angeht. Bei der Gelelektrophorese kann ein Proteingemisch durch Anlegen einer Spannung in einem Gel über einen bestimmten Zeitraum aufgetrennt werden, da sich verschiedene Proteine verschieden schnell durch das Gel bewegen.

In der ersten Dimension, in diesem Zusammenhang, läuft das Proteingemisch durch einen pH-Gradient in dem Gel. Die Proteine verharren dann bei einem pH-Wert der ihrem Isoelektrischen Punkt entspricht, da sie dann nach außen hin ungeladen sind. Diesem ersten Auftrennungsschritt nach Isoelektischem Punkt folgt eine orthogonal dazu angesetzte Auftrennung. Die zweite Dimension.

Sie ist eine SDS Gelelektrophorese, bei der die Proteine mit Hilfe einer Acrylamidhülle negativ geladen werden. Durch erneutes Anlegen einer Spannung wandern die Proteine nun durch ein Gel mit einem Gradient bezogen auf die Prohngröße. Dies wirkt wie ein Sieb und trennt die Proteine nach ihrer Größe auf.

Durch die Trennung nach Isoelektischem Punkt und Große erreicht man mit der 2D-Gelelektrophorese ein sehr hohes Auflösungsvermögen. Der Nachteil ist jedoch, dass man einen Hohen Aufwand betreiben muss um die Ergebnisse zu vergleichen. Kleinste Ungenauigkeiten haben Auswirkungen auf das Ergebnis und müssen mit Hilfe von statistischen Methoden "herausgerechnet" werden.