牛奶中的主要成分包括蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素和無機鹽。蛋白質含量約為3.5%，主要包括酪蛋白、乳白蛋白和乳球蛋白，這些蛋白質不僅含有全部必需氨基酸，消化率也較高，接近雞蛋蛋白，消化率為96.1%。脂肪含量在3.4%-3.8%之間，呈微細顆粒高度分散，易于消化吸收，消化率高達97%。脂肪主要由棕櫚酸和硬脂酸構成，占40%，短鏈脂肪酸如丁酸和己酸占9.0%，油酸占30%，而亞油酸和亞麻酸僅占3.0%。碳水化合物的主要成分是乳糖，含量為4.6%-4.7%，低于人奶中的乳糖含量。牛奶喂養嬰兒時，可適當稀釋并添加適量蔗糖，以確保充足的熱量和與人奶相當的甜度。維生素的含量與牛的飼料有關，如夏季奶牛吃青草多，牛奶中的維生素A含量較高。每100g牛奶含核黃素160μg，硫胺素45μg。牛奶中的維生素C和維生素D含量較低，因此嬰兒以牛奶為主食時，需要補充維生素C和維生素D。無機鹽含量約為0.7%-0.75%，尤其富含鈣、磷、鉀。1L牛奶可提供1g鈣，鈣與磷的比值為1.2:1，接近人奶（人奶為1:1），消化吸收率高，能有效滿足嬰兒對鈣的需求。牛奶中鐵含量較低，僅為0.2mg/100g，約為人奶的1/5，嬰兒以牛奶為主食時，需添加富含鐵和維生素C的食品，如蛋黃、豬肝泥和青菜泥等，以補充鐵質。此外，牛奶中還含有銅、鋅、錳、碘等微量元素，對人體健康有益。這些營養成分共同作用，使得牛奶成為嬰兒及成人健康飲食的重要組成部分。