O leite de vaca é composto de água, gorduras, carboidratos, proteínas, vitaminas, minerais e enzimas. A maior parte do leite, 87 por cento, é água. Os carboidratos do leite estão presentes na forma de lactose, constituindo 4,9% do produto.
O conteúdo de gordura do leite varia significativamente com base no animal de origem do leite e na redução de gordura pós-produto. O leite bovino sem gordura tem o menor teor de gordura, com 0,20 gramas por porção de 240 ml. O leite de búfala integral com gordura, na outra extremidade do espectro, tem 16,81 gramas de gordura por porção.
O conteúdo de proteína do leite compreende cerca de 3,3 por cento do produto. A proteína do leite vem em duas formas, caseína e soro de leite; o primeiro é encontrado em 82 por cento, enquanto o último em 18 por cento.
As vitaminas A, B1, B2, B3, B5, B6, B12, C, D, E e K, assim como o folato, são encontrados em quantidades variáveis no leite. Minerais, como cálcio, cobre, ferro, magnésio, manganês, fósforo, potássio, selênio, sódio e zinco, também estão presentes.