牛奶所含营养素如下：水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素A、硫胺素 、核黄素 、尼克酸、维生素C、维生素E、钙 、钠、镁 、铁、锌 、硒 、铜、锰、钾、胆固醇。
牛乳的化学组成，因牛的种类、年龄、饲养方法、采乳时间， 生活及健康状况、气温等不同而各异。每100 g 牛乳含硫胺素0.04 mg，核黄素0.13 mg，尼克酸0.2 mg，抗坏血酸1 mg，维生素A140 IU。
牛乳中的蛋白质主要是含磷蛋白质，也含白蛋白及球蛋白。此三种蛋白质都含全部必需氨基酸。牛乳的脂肪主要是棕榈酸、硬脂酸的甘油酯， 也含少量低级脂肪酸如丁酸、己酸、辛酸等。此外，还含少量卵磷脂、胆甾醇、色素等。