Skład mleka zależy głównie od sposobu żywienia i utrzymania zwierząt, odmiennego w systemie ekologicznym i konwencjonalnym. Mleko ekologiczne zawiera więcej korzystnych białek niż mleko konwencjonalne, takich jak: α-laktoalbumina, β-laktoglobulina i laktoferyna.  Mleko od krów wypasanych lub karmionych świeżą paszą, bogatą w różne gatunkowo rośliny, ma znacznie wyższy stosunek nienasyconych (PUFA) do nasyconych kwasów tłuszczowych (SFA) i korzystniejszy stosunek PUFA Ω-6 do Ω-3. Mleko ekologiczne ma  większą zawartość PUFA, CLA cis-9, trans-11, kwasu t-wakcenowego (TVA) i kwasu α-linolenowego (LNA) w porównaniu z mlekiem  konwencjonalnym. Profil kwasów tłuszczowych w mleku krów żywionych kiszonką z traw jest korzystniejszy w porównaniu z  pozyskiwanym od zwierząt, którym podawano kiszonkę z kukurydzy. Czerwona koniczyna, siemię lniane, olej rzepakowy i rybny mają korzystny wpływ na skład kwasów tłuszczowych w mleku. Podczas okresu pastwiskowego mleko krów z gospodarstw ekologicznych miało  większą zawartość witamin rozpuszczalnych w tłuszczach (A, D, E) od mleka zwierząt niekorzystających z pastwiska. Stężenie składników  mineralnych w mleku krów z gospodarstw ekologicznych zależy od ich zawartości w glebie i w zielonce.