脂肪
的脂肪在牛奶中是由特化细胞分泌的乳腺的哺乳动物。它以微小的脂肪球或液滴的形式释放，由一层磷脂和蛋白质涂层稳定等离子体膜分泌细胞。乳脂主要由甘油三酸酯3脂肪酸链连接在一个甘油分子上。它含有65%的饱和脂肪酸，32%的单不饱和脂肪酸和3%的多不饱和脂肪酸。脂肪滴携带了大部分胆固醇和维生素a，因此脱脂牛奶该州有超过99.5%的人口牛奶脂肪它的胆固醇含量明显低于全脂牛奶(每100克牛奶2毫克，而全脂牛奶为14毫克)，而且必须如此强化与维他命A．
蛋白质
牛奶含有许多不同类型的蛋白质，这取决于维持特定物种的幼崽所需的蛋白质。这些蛋白质增加了牛奶和其他乳制品的营养价值，并为许多加工方法提供了某些特性。一种主要的牛奶蛋白质是酪蛋白它实际上是一种多亚基蛋白质复合体，分散在牛奶的流体阶段。在一定条件下，酪蛋白复合物被破坏，导致成凝乳牛奶。凝结导致牛奶蛋白质分离成两个不同的阶段，一个固相(凝乳)和一个液相(乳清)。
乳糖
乳糖是牛奶中的主要碳水化合物。它是由单糖(单糖)葡萄糖和半乳糖各一个分子组成的双糖。乳糖是一种重要的食物几种发酵源细菌．细菌转换乳糖变成乳酸这一过程是多种乳制品的基础。
在饮食中，乳糖被分解成各种成分葡萄糖而且半乳糖酶的亚基乳糖酶．葡萄糖和半乳糖可以被吸收消化道供身体使用。缺乏乳糖酶的人不能代谢乳糖，这种情况被称为乳糖不耐受．未代谢的乳糖不能从消化道吸收，因此堆积，导致肠道不适。
维生素和矿物质
牛奶是多种维生素的良好来源。然而,它的维生素C(抗坏血酸)的含量在加热过程中容易被破坏巴氏灭菌法．维生素D乳脂是在紫外线照射下自然形成的，而不是在乳脂中足够的满足人类营养需求的数量。饮料奶通常都是加脂溶性的维生素A选项d。美国与脱脂牛奶和低脂牛奶的强化搭配维生素A(在水溶性乳化制剂中)是法律要求的。
牛奶也提供很多B族维生素。它是核黄素(B2)，并提供较少量的硫胺素(B1)和烟酸。其他微量的B族维生素是泛酸,叶酸，生物素，吡哆醇(B6)和维生素B12．
牛奶中也含有丰富的矿物质是钙和磷的极好来源。它还含有微量的钾、氯、钠、镁、硫、铜、碘和铁。据说，缺乏足够的铁会使牛奶不能成为一种完整的食物。