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. 

快速干燥乳糖溶液（如用喷雾干燥方法）所形成的乳糖结晶是无定型的玻璃态乳糖。一般乳糖溶液中的α-乳糖和β-乳糖呈平衡状态存在，无定形玻璃态乳糖中保持了原来乳糖溶液中的α/β的比率。乳粉中乳糖的晶态就是无定形乳糖，当其吸收水分达8%时就结晶成为α-乳糖。

乳糖是以单体分子形式存在于乳中的双糖，由葡萄糖和半乳糖通过1,4-糖苷键连接而成，经乳腺内乳糖合成酶作用产生。以人乳中含量最为丰富，约为7.2g/l00mL。乳糖主要在空回肠消化吸收，通过小肠上皮细胞刷状缘分泌的乳糖酶将其水解为葡萄糖和半乳糖，后通过细胞的主动转运而吸收。葡萄糖主要为机体提供能量，而半乳糖以糖苷键结合于神经酰胺上，形成半乳糖脑苷脂，从而参与大脑的发育。婴儿期是神经发育的关键期，因此，乳糖对婴儿期的的发育至关重要。