Mjólk er góður próteingjafi og inniheldur prótein af góðum gæðum. Það þýðir að úr próteinum mjólkur fást auðveldlega allar lífsnauðsynlegar amínósýrur (sem eru grunneiningar próteina).

Mjólkurpróteinum má skipta í tvo flokka, kasein eða ostaprótein (80%) og mysuprótein (20%). Mysuprótein er að finna í afar mörgum bætiefnablöndum sem innihalda prótein fyrir líkamsræktarfólk og íþróttafólk, en þó eru bæði kasein og mysuprótein talin hafa vöðvauppbyggjandi eiginleika. Fjölmargar rannsóknir hafa verið gerðar sem styðja að mjólkurneysla stuðlar að auknum vöðvamassa hjá íþróttafólki, og þar gegna mjólkurpróteinin lykilhlutverki. Að auki hefur verið sýnt að steinefnin í mjólk eiga þátt í vöðvauppbyggingu og eru mikilvæg fyrir eðlilegan vöðvasamdrátt og að koma í veg fyrir krampa. Rannsóknir hafa einnig sýnt að með því að neyta léttra mjólkurafurða eykst vöðvamassi um leið og fitumassi minnkar. Lykillinn að þessu gæti ásamt kalki verið lífsnauðsynlega amínósýran leusín, sem er að finna í ríkum mæli í mjólkurafurðum. Hún stuðlar m.a. að myndun próteina í vöðvum líkamans, sem leiðir til aukinnar brennslu á fituforða.

Ýmsir fleiri heilsutengdir eiginleikar hafa verið eignaðir mjólkurpróteinum og þá sérstaklega mysupróteinum, eins og t.d. áhrif til lækkunar háþrýstings og þyngdarstjórnunar, auk verndandi áhrifa gegn krabbameini, en enn sem komið er er aðeins um vísbendingar að ræða og frekari rannsókna er þörf.

Við niðurbrot mjólkurpróteina, t.d. við sýringu eða í meltingarvegi geta myndast smærri einingar, svokölluð peptíð (með fáum amínósýrum). Sum þessara peptíða eru lífvirk og hafa verið tilefni margra rannsókna á undanförnum árum, enda er talið að mörg þeirra hafi mikilvæg heilsusamleg áhrif. Þetta gildir t.a.m. um lífvirku þrípeptíðin sem eru í afurðinni LH frá MS, en sýnt hefur verið fram á að þau stuðli að lækkun blóðþrýstings, rétt eins og steinefni mjólkurinnar.

Próteinsamsetning íslenskrar mjólkur er frábrugðin því sem gerist erlendis, líklega vegna einangrunar íslenska kúastofnsins í gegnum aldirnar. Ýmsar rannsóknir benda til að þetta geti að hluta skýrt lægra nýgengi sykursýki af gerð 1 hérlendis en í nágrannalöndunum, þ.á.m. rannsóknir Ingu Þórsdóttur prófessors og samstarfsmanna hennar á rannsóknastofu í næringarfræði við Háskóla Íslands og Landspítala-háskólasjúkrahús. Hér gildir einnig að frekari rannsókna er þörf áður en hægt er að segja til um orsakasamhengi.