功能克隆是從異常表型人手，找出造成這種表型的代謝缺陷或蛋白質結構異常，如酶的失活或缺失，結構蛋白質分子的異常等，最后確定編碼這種蛋白質的基因并將其定位。換句話說，這是從表型異常出發，找出導致出現異常表型的異常功能蛋白質，根據蛋白質的氨基酸序列推導出編碼的核苷酸序列，以此作為探針，在基因組文庫或cDNA文庫中去篩選目的基因或目的cDNA，最后克隆和定位這種異常蛋白質的編碼基因。與苯丙酮尿癥相關的酪氨酸羥化酶基因，與鐮刀型細胞貧血癥相關的珠蛋白基因，都是用這種方法取得成功例子。這種方法有其局限性，即只適用于克隆那些蛋白質產物及其相應功能都已清楚的基因，無法去克隆蛋白質產物還不清楚的基因。