乳清粉的主要成分是乳清蛋白和乳糖，還含有少量的脂肪、礦物質等其他營養成分。
乳清蛋白可以分為α-乳清素、β-乳清素和清蛋白，其中β-乳清素和清蛋白含有8種必需胺基酸，而α-乳清素不含甜菜氨酸和色氨酸。乳清粉中的乳糖是主要的碳水化合物成分，占總重量的3%到6%，脂肪含量極低，一般不超過1.5%，礦物質主要包括鈣、磷、鎂等。乳清粉還含有磷脂、維生素等營養成分。
乳清粉根據來源和脫鹽情況的不同，可以分為甜乳清粉和酸乳清粉，以及含鹽乳清粉和脫鹽乳清粉。根據蛋白質分離程度，還可以分為高蛋白乳清粉、中蛋白乳清粉和低蛋白乳清粉。