Sữa là một nguồn protein tuyệt vời bởi các protein trong sữa có cấu trúc phân tử lớn, không hòa tan trong nước. Có hai loại protein trong sữa là casein và whey.

Các protein casein trong sữa kết hợp với một số khoáng chất trong sữa và hình thành các mixen (chứa khoảng 65% nước, còn lại là các casein và khoáng gồm can-xi, ma-giê, phốt-phát…).

Protein casein sẽ đông lại, tách khỏi nước khi có axit. Casein trong sữa "túm tụm” lại với nhau và hoạt động như những bọt biển nhỏ để giữ nước. Chúng có thể chứa và giữ tới 70% nước cho mỗi mảnh cợn sữa. Axit, muối hay nhiệt độ cao có thể khiến các casein đông này bị mất nước.

Đạm whey cũng bị đông lại dưới sức nóng, chứ không phải là axit và muối. Đây chính là bí quyết cơ bản để tạo ra sữa chua và phô-mai.

Sữa cũng là một nguồn chất béo dồi dào. Chất béo nổi trên sữa nước. Có nhiều loại chất béo khác nhau trong sữa.

Các chất béo trong sữa thường có cholesterol thấp. Trong bơ, hàm lượng chất béo cao hơn và thường giá của nó cũng cao hơn sản phẩm sữa.

Ở sữa tươi, những hạt chất béo sẽ gắn kết với nhau, lớn đến mức nổi lên bề mặt sữa, tạo ra 2 lớp khác nhau. Để ngăn chặn điều này xảy ra, hầu hết sữa đóng hộp đều phải được xử lý chia nhỏ các phân tử chất béo để tạo sự đồng nhất.

Sữa cũng chứa một số carbon hydrate dưới dạng đường tự nhiên. Đường trong sữa được gọi là lactose và chỉ tìm thấy trong trong sữa. Lactose tạo vị hơi ngọt cho sữa. Lactose chỉ có thể được tiêu hóa bởi 1 enzyme đặc biệt do cơ thể sản xuất.

Một số người không thể uống sữa tươi vì họ không thể tiêu hóa lactose trong sữa. Cơ thể họ thiếu enzym lactase trong hệ tiêu hóa.

Không có lactase, lactose không thể phân chia thành glucose và galactose để có thể hấp thụ và đốt cháy thành năng lượng. Khi lactose lên men trong hệ tiêu hóa, nó sẽ sinh ra khí và 1 số axit (những người bất dung nạp lactose sẽ không thể chuyển hóa năng lượng từ lactose). Lactose sẽ bị caramen hóa khi sữa được làm nóng và sẽ biến sữa thành màu xỉn.

Sữa là một nguồn tuyệt vời của rất nhiều vitamin và khoáng chất. Can-xi và ma-giê giúp các mixen trong sữa ổn định. Can-xi giúp tăng cường sức khỏe cho xương và răng.

Sữa cũng rất giàu riboflavin, một vitamin có thể bị phá hủy bởi ánh sáng, vì vậy cần bảo quản sữa trong những hộp ngăn ánh sáng.

Chất béo trong sữa có chứa vitamin A.

Rất nhiều sản phẩm sữa được bổ sung vitamin D.

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và của chính ngành sữa, các sản phẩm từ sữa không đơn thuần chỉ là sữa tươi, sữa đặc, sữa bột mà trong mỗi dòng này lại được chia ít nhất thành vài loại khác nhau.

Sữa tươi được chia loại theo lượng bơ có trong nó. Lượng bơ này được xác định bởi các tiêu chuẩn chung. Cụ thể:

- Sữa gầy (skim milk) là sữa đã tách béo hoàn toàn.

- Sữa 1% tức là có 1% bơ và sữa 2% là có 2% bơ.

- Sữa nguyên kem có ít nhất 3,5% bơ.

Và khi chất béo bị tách khỏi sữa, sữa sẽ không sáng. Sữa có màu trắng sáng chính là do chất béo trong sữa phản xạ ánh sáng.

Ngoài sữa tươi, còn có các dạng khác:

- Sữa đặc không đường (evaporated) là loại sữa được sấy cho đến khi lượng nước trong sữa bay hơi tới 60%.

- Carrageenin (một dạng gôm thực vật) được thêm vào sữa trước khi nó được xử lý để ổn định các protein casein.

- Sữa đặc có đường là sữa đã loại bỏ 50% nước và cho thêm 1 lượng đường bằng 44% trọng lượng của sản phẩm cuối cùng. Hàm lượng đường cao sẽ giúp ức chế sự phát triển của vi khuẩn trong sữa đặc.

- Sữa bột là loại sữa tươi đã được tách nước hoàn toàn.

Có một số sản phẩm sữa lên men như bơ, kem chua (sour cream) và sữa chua là sản phẩm sữa tươi có thêm vào 1 loại vi khuẩn và được ủ men trong 1 khoảng thời gian nhất định.

Sữa tiệt trùng (UHT) được xử lý ở nhiệt độ cao hơn so với sữa thanh trùng và sau đó được làm mát nhanh, giúp tiêu diệt vi khuẩn và cho phép sản phẩm có hạn sử dụng dài hơn. Thêm vào đó, các sữa có ký hiệu UHT thường được đóng gói trong các loại vật liệu như polyethylene, giấy, nhôm lá có một lớp màng polyethylene. (giống như các sản phẩm thay thế trứng, bánh, nước trái cây, cà chua xay). Sau mở, nếu để tủ lạnh có thể sử dụng được trong ít nhất 10 ngày. Vị của nó ngọt hơn nên được người Mỹ ưa chuộng và được sử dụng ở châu Âu và châu Á từ những năm 60 của thế kỷ trước. Sữa tiệt trùng cũng thường ít béo.