乳糖为D-葡萄糖与D-半乳糖以β-1,4键结合的二糖，又称为1,4-半乳糖苷葡萄糖，属还原糖。从水溶液中结晶时带有一分子结晶水。

白色晶体或结晶粉末，甜度约为蔗糖的70%，比重1.525（20℃），在120℃失去结晶水。无水物熔点222.8℃，可溶于水。有还原性和右旋光性。可水解成等分子的葡萄糖和半乳糖。 

α-乳糖及β-乳糖在水中的溶解度也随温度而异。α-乳糖溶解于水中时逐渐变成β-型。因为β-型乳糖较α-型乳糖易溶于水，所以乳糖最初溶解度并不稳定，而是逐渐增加，直至α-型与β-型平衡为止。甜炼乳中的乳糖大部分呈结晶状态，结晶的大小直接影响炼乳的口感，而结晶的大小可根据乳糖的溶解度与温度的关系加以控制。

乳糖和其它糖类一样都是人体热能的来源。牛乳中的总热量的1/4来自乳糖。

除供给人体能源外，乳糖还具有与其它糖类所不同的生理意义。乳糖在人体胃中不被消化吸收，可直达。在人体内乳糖易被乳糖酶分解成葡萄糖和半乳糖，以被吸收。半乳糖是构成脑及神经组织的糖脂质的一种成分，对婴儿的十分重要，它能促进半乳糖脑苷脂和黏多糖类的生成。乳糖能促进人体内某些乳酸菌的生成，能抑制腐败菌的生长，有助于肠的蠕动作用。由于乳酸的生成有利于钙以及其它物质的吸收，能防止的发生，婴儿食品中常强化乳糖。