功能克隆是从异常表型人手，找出造成这种表型的代谢缺陷或蛋白质结构异常，如酶的失活或缺失，结构蛋白质分子的异常等，最后确定编码这种蛋白质的基因并将其定位。换句话说，这是从表型异常出发，找出导致出现异常表型的异常功能蛋白质，根据蛋白质的氨基酸序列推导出编码的核苷酸序列，以此作为探针，在基因组文库或cDNA文库中去筛选目的基因或目的cDNA，最后克隆和定位这种异常蛋白质的编码基因。与苯丙酮尿症相关的酪氨酸羟化酶基因，与镰刀型细胞贫血症相关的珠蛋白基因，都是用这种方法取得成功例子。这种方法有其局限性，即只适用于克隆那些蛋白质产物及其相应功能都已清楚的基因，无法去克隆蛋白质产物还不清楚的基因。