二維聚丙烯酰胺凝膠電泳技術結合了等電聚焦技術（根據蛋白質等電點進行分離）以及SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳技術（根據蛋白質的大小進行分離）。這兩項技術結合形成的二維電泳是分離分析蛋白質zui有效的一種電泳手段。 

通常*維電泳是等電聚焦，在細管中（φ1～3 mm）中加入含有兩性電解質、8M的脲以及非離子型去污劑的聚丙烯酰胺凝膠進行等電聚焦，變性的蛋白質根據其等電點的不同進行分離。而后將凝膠從管中取出，用含有SDS的緩沖液處理30 min，使SDS與蛋白質充分結合。 

將處理過的凝膠條放在SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳濃縮膠上，加入丙烯酰胺溶液或熔化的瓊脂糖溶液使其固定并與濃縮膠連接。在第二維電泳過程中，結合SDS的蛋白質從等電聚焦凝膠中進入SDS－聚丙烯酰胺凝膠，在濃縮膠中被濃縮，在分離膠中依據其分子量大小被分離。 

這樣各個蛋白質根據等電點和分子量的不同而被分離、分布在二維圖譜上。細胞提取液的二維電泳可以分辨出1000～2000個蛋白質，有些報道可以分辨出5000～10000個斑點，這與細胞中可能存在的蛋白質數量接近。由于二維電泳具有很高的分辨率，它可以直接從細胞提取液中檢測某個蛋白。 

例如將某個蛋白質的mRNA轉入到青蛙的卵母細胞中，通過對轉入和未轉入細胞的提取液的二維電泳圖譜的比較，轉入mRNA的細胞提取液的二維電泳圖譜中應存在一個特殊的蛋白質斑點，這樣就可以直接檢測mRNA的翻譯結果。二維電泳是一項很需要技術并且很辛苦的工作。目前已有一些計算機控制的系統(tǒng)可以直接記錄并比較復雜的二維電泳圖譜。