O wartości mleka zarówno odżywczej jak i biologicznej decyduje zarówno zespół podstawowych składników pokarmowych, jak i niezbędnych do życia substancji uzupełniających. Układ ten ułatwia zarówno trawienie, jak i przyswajanie składników mleka.

Mleko i napoje fermentowane z uwagi na znaczny udział wody i stosunkowo niewielki tłuszczu, należą do produktów niskokalorycznych, podobnie jak chudy twaróg (30-100 kcal/100 g) stosunkowo wysoką wartością energetyczną (ponad 250 kcal/100 g) odznaczają się takie produkty jak: mleko w proszku, mleko zagęszczone słodzone, pełnotłusta śmietanka  i śmietana, sery podpuszczkowe dojrzewające oraz kremy deserowe i budynie (Gawęcki).

Białko w mleku występuje w postaci kazeiny (sernika) oraz laktoalbuminy i laktoglobuliny (mleko krowie zawiera w przewadze kazeinę, w mleku kobiecym laktoalbumina). Zwartość białka w mleku wynosi 3,1 g na 100 g produktu z czego 2,5 g przypada na kazeinę, a 0,6 g na laktoalbuminę  i laktoglobulinę. Białko mleka charakteryzuje się dobrą strawnością i przyswajalnością. A także wysoką wartością biologiczną. Jak podaje Górnicki, występują w nim wszystkie aminokwasy egzogenne niezbędne do budowy białka ustrojowego oraz wzrostu, dlatego też mówi się ze mleko doskonale uzupełnia produkty roślinne , jak pieczywo , kasze, mąki, warzywa które zawierają białko niepełnowartościowe. Zawartość białka w suchej masie mleka wynosi około 25%. Białko odgrywa ważną rolę w warunkach niedostatecznej podaży innych białek zwierzęcych: 600 ml mleka zapewnia nam około 20 g białka pełnowartościowego

Tłuszcz mleka stosowany w postaci masła lub śmietanki jest tłuszczem cechującym się dobrą strawnością i łatwą przyswajalnością. O dobrej strawności tłuszczu mleka decyduje postać drobnej emulsji, jak również niska temperatura topienia zawierająca się w granicach 25-30°C, poniżej temperatury ciała ludzkiego. Tłuszcze w mleku występują w postaci drobnych silnie rozproszonych kuleczek. Duży stopień rozproszenia tłuszczu w mleku sprawia , że jest on łatwo przyswajalny. Z tego również względu masło jest bardzo ważnym tłuszczem w żywieniu niemowląt, małych dzieci, rekonwalescentów. Zawartość tłuszczu w mleku kobiecym i w mleku krowim występuje w tych samych ilościach. 97% tłuszczu zawartego w mleku to tłuszcze właściwe zbudowane z 11 kwasów nasyconych i nienasyconych o parzystej liczbie atomów węgla w cząsteczce. W największych ilościach w tłuszczu mlecznym spotyka się glicerydy kwasu oleinowego, palmitynowego i mirystynowego. Z nienasyconych kwasów tłuszczowych występuje kwas linolowy. W tłuszczu mleka stwierdza się również obecność cholesterolu oraz naturalnych izomerów trans. Tłuszcz ten jest nośnikiem witamin A i D.

Zawartość procentowa tłuszczu w mleku jest zależna od sposobu karmienia krów i pory roku. Waha się od 2,7 do 5% tłuszczu. Przy odtłuszczaniu mleka zmniejsza się zawartość witamin A i D, ponieważ przechodzą one do śmietany (Bączyk i Szczęśniak).

Mleko jest bogatym źródłem składników mineralnych. Na szczególne wyróżnienie zasługuje wapń i fosfor jako główne składniki budulcowe kości i zębów, a poza tym sód, magnez, chlor, siarka oraz wiele innych. Poprzez przewagę składników mineralnych zasadotwórczych, jak wapń i potas, mleko przyczynia się w dużym stopniu do regulowania równowagi kwasowo-zasadowej organizmu. Zarówno mleko krowie jak i kobiece są słabym źródłem żelaza oraz miedzi.

Mleko jest także bardzo dobrym źródłem witamin zarówno rozpuszczalnych w tłuszczu (A, D, E, K) jak i rozpuszczalnych w wodzie (B₁, B₂, PP, B₆, B₁₂ i witamina C, której w mleku jest bardzo mało).

Węglowodany występują w mleku w postaci dwucukru – laktozy. Laktoza zwiększa wartość kaloryczną mleka i jest odpowiedzialna za lepsze wykorzystanie białka i tłuszczu zawartego w mleku.

Ciała odpornościowe przechodzą do mleka z organizmu krowy z krwią lub za pośrednictwem układu limfatycznego. Najwięcej ciał odpornościowych zawiera siara, która chroni nieuodporniony organizm noworodka przed infekcją. Spośród antyciał występujących w mleku wymienić należy antytoksyny, aglutyniany, precypityny, lizyny i oposoniny (Bączyk i Szcześniak).

Źródło: Bolesław Górnicki- Żywienie dzieci zdrowych i chorych. PZWL. Warszawa. Jan Gawęcki i Lech Hryniewiecki- Żywienie człowieka. Podstawy nauki o żywieniu. PWN. Warszawa. Stefan Bączyk, Łucja Szcześniak- Racjonalne żywienie człwowieka. PWN. Warszawa