奶中的主要碳水化合物为乳糖，占总碳水化合物的99.8%以上。乳糖是一种从乳腺分泌的特有化合物，其他动植物的组织中不含有乳糖。乳糖是半乳糖与葡萄糖结合的还原性二糖，可分为α-乳糖和β-乳糖两类，β-乳糖的甜度稍高于α-乳糖的甜度，其甜度约为蔗糖的0.3倍，在二糖中，甜度是最低的。牛奶中约含4.5%乳糖，占干物质的38%～39%，人乳含量为6%～8%。奶中乳糖含量虽然比较高，但是由于存在于胶体系统中，故品尝时觉察不到明显的甜味。
乳糖有促进肠道内钙、磷、锰和铁的吸收的作用。乳糖是糖蛋白的组成成分，参与糖脂的合成，参与细胞的多种功能。乳糖中的寡糖有抗感染作用。因此，用母乳喂养的婴儿，在1月龄内，胃肠道和呼吸道感染机会减少，对尿道感染也有保护作用。除了奶中的免疫成分外，奶中的寡糖及糖蛋白是新生儿的抗感染剂，在感染初期，能有效的抑制细菌生长。