La lactosa es un disacárido (2 azúcares) formado por glucosa y galactosa (que son ambos monosacáridos). Debido al carbono anomérico en el lado derecho de la estructura que se muestra a continuación, la lactosa puede existir como dos isómeros, alfa, como se muestra, o beta, en el que el hidroxilo en el carbono anomérico apuntaría hacia arriba en la estructura de anillo que se muestra a continuación.
Comprende del 4,8 al 5,2% de la leche, el 52% del SNF de la leche y el 70% de los sólidos del suero. No es tan dulce como la sacarosa. Cuando la lactosa es hidrolizada por la ß -D-galactosidasa (lactasa), una enzima que desdobla estos monosacáridos, el resultado es un aumento del dulzor, y una disminución del punto de congelación.
Una de sus funciones más importantes es su utilización como sustrato de fermentación. Las bacterias lácticas producen ácido láctico a partir de la lactosa, que es el principio de muchos productos lácteos fermentados. Debido a su capacidad para metabolizar la lactosa, tienen una ventaja competitiva sobre muchos organismos patógenos y de deterioro.
Algunas personas sufren de intolerancia a la lactosa; carecen de la enzima lactasa, por lo que no pueden digerir la lactosa, o los productos lácteos que la contienen.
La imagen mostrada a la izquierda de los cristales de alfa-lactosa muestra la típica morfología de «hacha de guerra» de los cristales de lactosa cuando se forman en los productos lácteos. La cristalización de la lactosa da lugar al defecto llamado arenilla, debido a la presencia de estos cristales afilados en la lengua. La lactosa es relativamente insoluble, lo que supone un problema en muchos productos lácteos, especialmente los helados y la leche condensada azucarada.
Además de la lactosa, la leche fresca contiene otros hidratos de carbono en pequeñas cantidades, como glucosa, galactosa y oligosacáridos.