आम तौर पर, गीर गाय के दूध में 4.73% वसा, 3.31% प्रोटीन, 4.85% लैक्टोज (चीनी) और 0.66% नमक होता है; और बाकी हिस्सा पानी है। दूध निर्माण गाय के प्रकार, गाय की नस्ल, फ़ीड, लगातार दूध, मौसम, शेड, मानव व्यवहार इत्यादि के बीच की अवधि पर निर्भर करता है। गाय के दूध में केरेटिन की अधिक मात्रा होती है। केरातिन की उपस्थिति की वजह से गाय के दूध का रंग पीला होता है। भैंस के दूध की तुलना में, गाय के दूध में 5% अधिक पानी की मात्रा होती है और इसलिए मात्रा घटकों की मात्रा कम होती है, गाय का दूध भैंस के दूध से पतला होता है। मस्तिष्क के विकास के लिए गाय के दूध में आवश्यक फॉस्फोलाइपिड्स और फैटी एसिड अधिक मात्रा में होते हैं। गाय के दूध के प्रति 100 ग्राम से 75 किलो कैल ऊर्जा उत्पन्न होती है। जबकि प्रति 100 ग्राम भैंस के दूध से 100 किलो कैलोरी ऊर्जा उत्पन्न होती है। इस दूध में उपस्थित पशु प्रोटीन की मानव शरीर को अमीनो एसिड की आवश्यकता होती है, जो एक मानव शरीर उत्पन्न नहीं कर सकता है। दूध का “केसीन” प्रोटीन किसी भी भोजन में नहीं मिलता है। कैसीन प्रोटीन कुल गाय के दूध का 30% से 35% है, जो प्रति लीटर लगभग 2 चाय-चम्मच होता है।
गाय के दूध में कम प्रोटीन होता है, लेकिन अधिक चीनी और विटामिन होता हैं, इसलिए यह पचाने में आसान हो जाता है। गाय के दूध का लैक्टोज शरीर के वसा के स्तर को बढ़ाने की अनुमति नहीं देता है। गाय के दूध में आयोडीन भी होता है, जो भैंस दूध में अनुपस्थित है। आयोडीन थायराइड ग्रंथि के सक्रिय प्रदर्शन के लिए जिम्मेदार है अतः थायरॉक्सिन के स्राव के लिए भी जिम्मेदार है। गाय के दूध में वसा और नमक 5: 1 के अनुपात में होता है, जबकि भैंस दूध में वही 9: 1 के अनुपात में होता है, जिससे भैंस का दूध पचाने में भारी होता है।
केसीन विभिन्न प्रकार के होते हैं, और उनमें से ए -1 बीटा केसिन और ए -2 बीटा केसिन, जो दूध में सबसे अधिक मात्रा में पाए जाते हैं। अफ्रीकी और एशियाई गाय के दूध में ए -2 बीटा केसिन पाया जाता है, जबकि पश्चिमी गायों के दूध में ए -1 बीटा केसिन पाया जाता है। बकरी और मानव उपज दूध में केवल ए -2 बीटा केसिन होता है। ए -1 बीटा केसिन द्वारा उत्पादित पाचन सामग्री पाचन प्रक्रिया को बाधित करती है; जहां ए -2 बीटा केसिन के पाचन के रूप में ऐसा कोई प्रभाव नहीं होता है। गीर गाय के दूध में ए -2 बीटा केसिन होता है, जिसे स्वास्थ्य के लिए बहुत अच्छा माना जाता है। और इसलिए बच्चों के विकास के लिए बहुत अच्छा माना जाता है।