我國人民食用牛奶的歷史極其悠久，並積累了相當豐富的經驗，見諸醫藥古籍。梁代陶弘景《名醫別錄》就已指出牛奶具有“補虛羸、止渴”等功能。唐代陳藏器總結的幾點喝牛奶的經驗，與現代營養和醫學觀點遙相吻合，包含著深刻的科學道理。例如：“凡服乳，必煮三沸，停冷啜之，熱食即壅；不欲頓服，欲得漸消；與酸物相反，令人腹中結癥；患冷氣人忌之。”又謂其效能雲：“冷補，下熱氣；和酥煎沸食，去冷氣痃癬。”《日華本草》概括牛奶的三大功用為：“養心肺，解熱毒，潤皮膚。”李時珍具體論道：“治反胃熱噦，補益勞損，潤大腸，治氣痢，除黃疸，老人煮粥公益。”
牛奶為完全蛋白質食品，含八種必需氨基酸，尤以植物蛋白質所缺乏的蛋氨酸和賴氨酸更為豐富。牛奶蛋白質中40%為乳酪蛋白，此外尚有能溶於水的乳清蛋白，牛奶乳清蛋白含硫量的比例相當於雞蛋清。
牛奶中含5%的乳糖。乳糖是由壹個分子葡萄糖和壹個分子半乳糖構成。半乳糖是最易為人體吸收的單糖類，對腦髓和神經的形成及發育有重要功效，還能促進入體對鈣的吸收。
牛奶脂肪中膽固醇含量比肉、蛋類都低，每100克僅含13毫克。奶油中尚含維生素A和維生素D。
牛奶不僅不會引起膽固醇增高，反而具有降低體內膽固醇的功效。在東非，有個瑪薩伊部族，那裏的人們每天飲奶無度，在他們當中沒有高血壓和動脈硬化心臟病患者，體內膽固醇含量也都不高。美國營養學家對此現象長期研究後，終於發現牛乳中的壹種成分———3羥-3甲基戊二酸在起功效：它在肝臟酶合成膽固醇的壹系列環節之第二步，就終止了這個反應。3羥-3甲基戊二酸對肝臟制造膽固醇的抑制量，大大超過了牛奶本身帶給人體的膽固醇量。過去有人主張高膽固醇及冠心病患者禁食牛奶，這種意見應當拋棄。
消化道潰瘍，特別是胃及十二指腸潰瘍病人，服用牛奶往往有良好的治療效果。用冰牛奶止血，乃是內科對潰瘍出血病人常用的壹種療法，既可補充病人對水和營養的需求，又能中和胃酸，防止胃酸對潰瘍面的刺激。此外，冰牛奶還可使血管收縮，從而起到止血功效。我國古代醫學家主張牛乳充分煮熟後“停冷啜之”，這無論從補益身體或治療疾病角度看，都是合理的。
胃潰瘍往往會發展成胃癌。過去日本胃癌發病率很高，占所有癌癥死亡率的第壹位，而西歐國家則低得多。醫界認為，這與居民食用牛奶及乳制品的數量有關。近數十年來，日本食物構成逐漸歐化，膳食中牛乳和乳制品的比例大大增加，因而胃癌發病率已出現明顯下降趨勢，這證明牛奶又具有預防胃癌的效能。
祖國醫學認為，牛奶味甘性微寒，具有補虛贏、益肺氣、潤皮膚、解熱毒及潤腸通便等功能。