牛奶中含有的主要成分是蛋白质、脂肪、乳糖及维生素。牛奶的化学组成受品种、个体、年龄、泌乳期、饲养管理、环境条件、挤奶方式及乳牛健康状况等多种因素影响后有所变动。
1. 蛋白质：含人体一切必需的氨基酸。
2. 脂肪：乳脂肪是一种消化率很高的食用脂肪，能为机体提供能量。
3. 乳糖：牛奶中的碳水化合物几乎都是乳糖，对于婴儿智力发育非常重要。人体对钙吸收的程度与乳糖数量成正比，因此常喝牛奶可以预防佝偻病。
4. 矿物质：矿物质是机体的重要组成成分，可与蛋白质一起维持细胞内、外渗透压，还可调节神经肌肉的兴奋性。牛奶中含有较丰富的矿物质，主要包括钙、磷、钾、钠、铁等。
5. 维生素：牛奶中含有已知的所有维生素。