水、脂肪、蛋白质、糖(乳糖)、矿物质、维生素和酶组成了牛奶，这是一种具有七种主要成分的复杂生物液体。这是一种透明的白色液体，脂肪以乳化液的形式存在，蛋白质和一些矿物质颗粒以胶状悬浮液的形式存在，乳糖是含有矿物质和可溶性蛋白质的真正溶液。牛奶的不透明是由悬浮脂肪、蛋白质和矿物质颗粒的存在造成的。根据脂肪中胡萝卜素的含量，颜色从白色到黄色不等。牛奶有一种很好的，微甜的味道和气味。钙、磷酸盐和核黄素在这种食物中都很丰富。
牛奶的物理性质
颜色和光学特性
由于光线被脂肪球和酪蛋白胶束散射，牛奶看起来浑浊不透明。光被分子散射的方式对光学特性有影响。当光的波长与粒子的大小相匹配时，就会发生光散射。结果，较小的粒子散射较短波长的光，反之亦然。因为酪蛋白胶束散射波长较短的可见光(蓝色)多于波长较长的可见光(红色)，所以脱脂牛奶看起来有点蓝色。牛奶的乳白色是由于-胡萝卜素，一种维生素a的类胡萝卜素前体。乳清中核黄素的存在使它呈绿色。牛奶的折射率是一种光学性质，在20摄氏度时从1.3440到1.3485不等。各组分的贡献是相加的，乳固体含量与折射率呈线性关系。
牛奶的味道
牛奶固有的甜味是由于其成分的相互作用。由于各种各样的情况，牛奶中会迅速产生异味。动物吃的饲料可能有某些不好的味道。水果味，巴尼味，麦芽味或酸味是牛奶中细菌生长的结果。不自然的味道也可以由酶的活性引起，脂肪酶的作用是一个主要的例子。由于氧化过程，牛奶可能有硬纸板的味道。煮熟的味道可能来自牛奶的加工过程。
比重和密度
水比牛奶轻。牛奶的比重为1.018 ~ 1.036，而水牛奶的比重为1.018 ~ 1.038。虽然比重随温度的变化而变化(温度越高，比重越低，比重越高)，但其变化速率并不是恒定的。
在20°C时，牛奶的密度在1.027 - 1.033 kg/cm3之间波动。牛奶的密度被用来计算其他物理参数，如动态粘度和估计固体含量。它受测量时的温度、样品的温度历史、样品的组成(特别是脂肪含量)和空气的存在的影响。
粘度
固体成分(主要是酪蛋白和脂肪)的数量和分散状态决定了牛奶的粘度。全脂牛奶在25°C时的粘度约为2.0 cP。低于65°C的温度会由于乳清蛋白的变性而增加粘度，而高于65°C的温度则会由于酪蛋白胶束的体积增大而增加粘度。酪蛋白胶束体积随牛奶ph的变化而增加或减少。搅拌对粘度有可变的影响。搅拌有时促进脂球的部分结合，使粘度升高，而另一些时候搅拌使冷凝集的脂球分散，使粘度降低。
表面张力
牛奶的表面活性受蛋白质、脂肪、磷脂和新鲜脂肪酸的影响。牛奶的表面张力是通过均质和热灭菌来增加的。在20°C时，牛奶的表面张力为50达因/厘米。
牛奶的冰点和沸点
奶牛和水牛奶的冰点分别为-0.512到-0.572摄氏度和-0.521到-0.575摄氏度。牛奶的凝固点多用于估计供水量。牛奶的沸点是100.17摄氏度。
酸度和pH值
现榨牛奶的pH值为6.5 ~ 6.7，可滴定酸为0.14 ~ 0.18%，即乳酸。新鲜榨出的牛奶没有固定的酸度，pH值略低于中性是由于二氧化碳、柠檬酸、酪蛋白和其他物质的存在。
牛奶的热稳定性
在特定温度下产生凝固所需的时间量，或在给定时间内诱导凝固所需的温度，称为热稳定性。牛奶系统在高加工温度下的稳定性是至关重要的，牛奶是在高加工温度下生产特定产品的。牛奶的热稳定性取决于它的酪蛋白和盐的平衡。添加柠檬酸盐、磷酸盐和钙对热稳定性有很大影响。
牛奶的成分
动物的个性、品种的变异、季节的变化、天气、动物的年龄和健康状况、饲料的性质和质量、哺乳期、挤奶的乳房的四分之一以及不同的挤奶比例等管理做法，都是影响牛奶化学成分的因素。
调理牛奶:调色牛奶(也被称为单调牛奶)是由全脂牛奶与水和脱脂奶粉混合而成的牛奶。为了制作它，全脂水牛奶与再造的喷雾干燥脱脂牛奶混合。它应该有3%的脂肪含量和8.5%的SNF含量。
双调:类似于调色牛奶，除了，根据PFA标准(1976)，印度的调色牛奶必须包含至少1.5%的脂肪和9.0%的固体-非脂肪。
标准化牛奶:这种牛奶的脂肪和/或固体非脂肪含量被修改到预定的水平。标准化可以通过使用奶油分离器从牛奶中部分撇去脂肪，或通过加入适量的新鲜或重组脱脂牛奶来完成。
Vitaminized /辐照:维生素牛奶是添加了一种或多种维生素的牛奶。辐射牛奶是指通过暴露在紫外线辐射下而提高了维生素D浓度的牛奶。(矿化牛奶是添加了矿物质的牛奶。)
人性化的牛奶:“人工奶”是指经过化学成分改造，以模仿人奶的全脂牛奶或水牛奶。
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