牛乳中含有至今已知的所有維生素。脂溶性維生素如：A、DE、K；水溶性的如：B族、C、煙酸、生物素、泛酸、膽堿、葉酸等。維生素是維持生命和健康所必需的一大類營養素，雖然量非常微少，但對維持人體正常生長及調節其生理機能方面卻非常重要，所以任何一種維生素缺乏時，都可能引起某種疾病，甚至死亡。人體不能制造維生素，所需的維生素全靠從食物中攝取和補充。
乳中的礦物質又稱無機鹽或灰分，除了碳氫、氧、氮以外,主要有鈣、鎂、鈉、鉀、磷、氯、硫等。其中鈣含量很高，每 100 克牛乳達 110 毫克。礦物質在人體構成上所占數量雖然很小，但卻是不可缺少的，如血液中的鈣質是構成骨骼和牙齒的主要材料，還可以幫助血液凝固維持正常的心肌活動。乳中無機鹽還能夠維持身體的正常生理功能。如鈣和磷的比例適于構成骨骼，鉀和鈉的比例適于維持體液的滲透壓以及體液的酸堿平衡。
乳糖是哺乳動物乳汁中特有的成分，乳的甜味就源于乳糖。牛乳中乳糖含量為4.6%-4.7%。乳糖在乳中幾乎全部呈溶解狀態。乳糖雖然屬于碳水化合物.但它的營養價值卻比其它碳水化合物大。半乳糖對于嬰幼兒智力發育非常重要，它能促進腦首脂類和粘多糖類的生成。乳糖還能促進人類腸道內乳酸菌的生長，從而抑制腸道內異常發酵所造成的不良影響。乳糖與鈣的代謝有關，因此喝牛乳有利于對鈣的吸收。乳糖還為人體提供熱量。
乳脂肪是牛乳主要成分之一,在乳中的含量一般為 3%-5%。牛奶中的脂肪組成主要為短鏈和中鏈脂肪酸，由于牛乳脂肪的熔點低于人的體溫，同時它本身已經具備了很好地乳化狀態，所以乳脂肪是一種消化吸收率很高的食用脂肪。脂肪是人體的重要成分，可以輔助脂溶性維生素的吸收。乳脂肪中含有全部已知的油溶性維生素，其中維生素 A和胡蘿卜素含量很高。
乳蛋白質是牛乳的主要成分之一，其含量為2.9%-3.3%，主要由酪蛋白和乳清蛋白組成。牛乳中含有全部必須氨基酸，1升牛乳中可以滿足或超過成年人每日必需氨基酸的需要量，所以牛乳蛋白被稱為“完全蛋白質”和最好的蛋白質。牛乳蛋白質消化吸收率很高，一般為90%-100%，消化速度也比肉、蛋、魚、面包等快。
