Le lait de vache est composé d'eau, de graisses, de glucides, de protéines, de vitamines, de minéraux et d'enzymes. La majorité du lait, 87 %, est de l'eau. Les glucides du lait sont présents sous forme de lactose, constituant 4,9 pour cent du produit.
La teneur en matières grasses du lait varie considérablement en fonction de l'animal d'où provient le lait et de la réduction des matières grasses post-produit. Le lait de vache sans gras a la teneur en matières grasses la plus faible, avec 0,20 gramme par portion de 8 onces. Le lait de buffle d'eau entier, à l'autre extrémité du spectre, contient 16,81 grammes de gras par portion.
La teneur en protéines du lait représente environ 3,3 pour cent du produit. La protéine du lait se présente sous deux formes, la caséine et le lactosérum ; le premier se trouve à 82 % tandis que le second à 18 %.
Les vitamines A, B1, B2, B3, B5, B6, B12, C, D, E et K, ainsi que le folate se trouvent en quantités variables dans le lait. Des minéraux, tels que le calcium, le cuivre, le fer, le magnésium, le manganèse, le phosphore, le potassium, le sélénium, le sodium et le zinc, sont également présents.