牛乳（ぎゅうにゅう、）とは、ウシ（牛）の乳汁である。栄養価が高く、様々な乳製品の原料や、菓子や料理の材料に利用出来る。乳等省令では種類別「牛乳」を指す。直接飲用する目的で販売する牛の乳をいい、生乳100％、成分無調整で、乳脂肪分3.0％以上、無脂乳固形分8.0％以上のものをいう。 成分無調整とは、生乳を殺菌して牛乳を製造する工程で成分をまったく調整していないことである。使用できる原料は生乳のみで水や他の原料を加えてはならない。

酪農生産物であり、家畜(乳牛)から採取した生乳から牛乳や乳製品となる。乳製品は、加工乳、乳飲料、チーズ、バター、ヨーグルトなど多岐にわたる。加工乳は生乳に脱脂粉乳やバターなどの乳製品を加えたものであり、乳飲料は生乳または乳製品を主原料に乳製品以外の物を加えた物、成分調整牛乳や低脂肪牛乳や無脂肪牛乳は生乳から乳脂肪分を調整した物とされる。

牛乳は白い液体の食品である。水分中に離散している脂肪やカゼイン（タンパク質）の微粒子が光を散乱して白く見えるためでコロイドのチンダル現象という。牛乳を温めると表面に膜が張り、これをラムスデン現象と呼ぶ。

摂取適正年齢について、日本では牛乳を飲用として与える場合は、鉄欠乏性貧血の予防の観点から、1歳を過ぎてからが望ましいとしている。

国連食糧農業機関（FAO）により2001年、6月1日が「世界牛乳の日」と定められた。これを受けて日本では2008年から、6月1日が「牛乳の日」、6月が「牛乳月間」とされている。

 歴史 
食物としての乳の利用は、動物の家畜化とともに始まった。野生の哺乳動物から搾乳することは困難なためである。今から約1万1千年前にヒツジが、1万年前にウシとヤギが家畜化されてきた。バターやチーズと一緒に世界各地で同時多発的に発生したと考えられているが、牛乳の利用のはっきりとした科学的な証拠として、新石器時代の5,500年から6,000年前の現在のイギリスにあたる地域（ブリテン諸島）の陶器から牛乳の脂肪分が発見されている。紀元前7000年頃、トルコの一部でウシの遊牧が行われていたともいわれている。

チーズとバターの利用はヨーロッパ、アジアの一部、アフリカの一部に広まった。大航海時代以降、世界に広がるヨーロッパ諸国の植民地に導入された。

牛乳は腐敗しやすく保存が困難だった事から、ヨーロッパにおいても長年にわたり牛乳の利用はバターやチーズなどの加工品がほとんどであり、そのまま牛乳を飲むことは農家での小規模な生産即消費に頼っていた。コールドチェーンという輸送技術や冷蔵技術の進歩、そして19世紀後半に風味を損なわない低温殺菌法（パスチャライゼーション）の実用化により、今日では世界的に牛乳が一つの産業として大規模に生産・利用されている。さらに先進国では、自動化された搾乳設備を持つ酪農業者によって、その大部分が生産されている。

牛の品種は、牛乳生産量の向上に特化して改良された。マクジーによれば、アメリカ合衆国の乳牛の90 %、イギリスの乳牛の85 %がホルスタインである。アメリカの代表的な乳牛品種は、ホルスタインのほか、エアシャー、ブラウンスイス、ガーンジー、ジャージー、ミルキング・ショートホーンなどである。

今日、乳製品と牛乳の生産量が最も大きい国はインドで、これにアメリカと中華人民共和国が次ぐ。

 日本における牛乳 

日本では幕末から明治時代に広まり、第二次世界大戦後にアメリカ合衆国からの脱脂粉乳を含む食糧支援のララ物資を経て、1954年に学校給食法が制定され、牛乳の提供を規則としてからは国民の大半が牛乳を飲むこととなった。これより前においては、日本で牛乳は普及していなかった。しかし、歴史上、日本国内で一切牛乳が利用されなかったわけではなく、史書で僅かながら牛およびその乳を利用してきたことが分かっている。

神話的には、『日本書紀』の神武天皇の東征において、弟猾なる者が天皇一行を持て成した折に「牛酒（ししさけ）」を献上したという記述が見られ、これは牛肉と酒のことではないかという研究がある。

考古学的には、日本列島では2015年時点で弥生時代における牛の飼育は確認されていない。古墳時代には牛を形象した埴輪が出土しており、奈良県御所市の南郷遺跡群からは5世紀頃の牛臼歯が出土しており、この頃から家畜利用されていたと考えられている。

6世紀に仏教が伝来する。仏教の生まれたインドには乳製品の習慣があり、儀礼とともに乳製品の加工が始まる。

560年（欽明天皇21年）に百済の智聡が、日本に伝えた医薬書に、搾乳などについての記述があり、これによって広まったとされる。その後、北魏以来の鮮卑・匈奴の牧畜文化を濃厚に継承する唐の影響の大きな時代には、彼らの乳の知識が日本にも伝来した。

こうして酪・蘇・醍醐といった乳製品に加工され一部の階級層には食べられていた。孝徳天皇に牛乳が献上された記録もある。しかし需要は小さく、その後製法も忘れられた。

「牛乳を飲むと牛になる」という迷信があり、それを知った少年時代の織田信長が、「実際に牛になるかどうか試す」と言って牛乳を飲んだという逸話がある。これは当時、牛乳が一般的な食品では無かった事を意味する。江戸時代末期に来日した、初代・駐日アメリカ合衆国大使のタウンゼント・ハリスが所望した時も、「あんなものを飲んでいるから、獣のように毛深いのだ」と噂されたほどである。

それでも、江戸時代には、僅かながら日本でも乳製品の利用が始まっている。陸奥国北部の盛岡藩で寛永21年/正保元年（1644年）から天保11年（1840年）にかけて書き継がれた「雑書」に牛乳に関する記録が見られる。「雑書」によれば、対馬藩における国書偽造事件（柳川一件）において対馬藩主・宗氏の外交僧である規伯玄方（きはく げんぼう）が盛岡藩にお預けとなっていた。盛岡藩は南部馬の産地として知られるが、馬利用の一方で南部牛の利用も盛んに行われており、牛角や皮革も利用されていた。「雑書」によれば盛岡藩主の南部重直は慶安3年（1650年）に規伯玄方の奨めにより牛乳を用いたという。

『倭漢三才圖絵』には古代の乳製品である蘇や醍醐などの製法が書かれており、『本朝食鑑』にも乳製品を利用した料理が載っている。宇田川玄真は、日本で初めて、西洋のチーズ作りの本を翻訳している

江戸幕府第8代将軍・徳川吉宗は、当時最高の薬餅と考えられていた乳製品である醍醐を生産・普及するため白牛3頭を嶺岡牧に導入した。それ以来、薬としてわずかばかり使用されていた様子である（ただし、当初は馬の薬として用いられ、人間のための薬ではなかったと言う説もある）。第11代将軍・徳川家斉は『白牛酪考』と言う本を作らせており、腎虚、労咳、産後の衰弱、大便の閉塞、老衰から来る各種症状に効くといった効能が書かれている。ただし当時の日本には、通常の食品としては忌避されるものを薬として服用する習慣があり、牛乳もそういった位置づけであった。水戸藩主の徳川斉昭は、自らの庭に乳牛を飼い、健康のため、牛乳をギヤマンの器に入れて飲んでいた。斉昭の著書『菜食録』では、牛乳は精力剤であるとの説明がある。

現在の千葉県白子町出身の前田留吉が、オランダ人より酪農に関する技術を学び、1863年に開港地である横浜で本格的な牛乳の国内生産が始まり、その後、次第に広大な原野を持つ蝦夷地（北海道）に拠点が移される。

明治維新を経て、明治4年（1871年）に、「天皇が毎日2回ずつ牛乳を飲む」という記事が新聞・雑誌に載ると、国民の間にも牛乳飲用が広まった。しかし馴染めない人も多く、まずい栄養薬のような扱われ方をすることもあった。

1875年（明治8年）には、当時の北海道開拓使において、国産第一号の欧米風チーズが試作された。このとき、元来の農家は家畜から搾乳する行為を嫌ったとされ、牛乳販売を事業として行ったのは主に士族出身者であった。牛乳販売は、失敗が多かったとされるいわゆる「士族の商法」の代表的な成功例である。これにより、北海道で大規模酪農としての牛乳の生産が行われるようになった。

1900年4月7日、内務省は牛乳営業取締規則を公布し（省令）、容器がガラス瓶になった。

第二次世界大戦後の1946年（昭和21年）以降、アメリカの救援食料であるララ物資による脱脂粉乳が輸入された。
1947年（昭和22年）、連合国軍最高司令官総司令部（GHQ）公共衛生福祉局の招請で来日した医学者らが、日本の疫痢の原因を血液中のカルシウム不足であると言及。児童が牛乳を採る必要性に言及している。
1954年（昭和29年）の学校給食法が牛乳を出すことを規定したため学校給食へ導入された。食生活の欧米化も経て広く飲まれるようになった。日本における生乳の生産量は、年間約820 - 840万トン（うち、市乳向けは400万トン弱）で、約4割が北海道で生産されている。

1964年（昭和39年）、森永乳業が紙パック入りの牛乳を発売。946cc入りで125円であった。容器が重い牛乳瓶から軽い紙パックに移行することで、買い物が容易になり消費量が伸び始めた。1966年（昭和41年）には201万klだった牛乳の消費量は、1996年（平成8年）に505万klと30年間で約2.5倍に増加した。しかし、以降は少子化による学校給食用牛乳の消費減少や、消費者の牛乳離れ等により消費は減少に転じている。2013年の消費量は、ピークだった1996年時に比べ、約3割減の350万klであり、17年間で150万kl減少している。特に若年層の牛乳需要の拡大を図るため、2005年（平成17年）より、中央酪農会議は「牛乳に相談だ。」というキャンペーンを実施。2006年には北海道で1000トンが廃棄される事態も発生している。

 中国における牛乳 
日本同様に、例外的に牛乳の飲用が普及しなかった国としては、中国本土が挙げられる。北方からの牧畜民、遊牧民が華北に大規模に移住してきた五胡十六国時代 - 北魏時代には華北の食文化にモンゴル高原型の乳製品・乳加工技術が普及したことが『斉民要術』の記述からうかがえるが、その後衰退した。半農半牧地帯に建国された金によって監禁された欽宗の悲劇として、茶を飲ませてもらえず、牛乳（という粗末なもの）を与えられたというエピソードが伝えられる。ただし日本同様、現在の中国でも酪農と牛乳は一般に普及している。

 法律による定義 

日本では牛乳について、食品衛生法の乳及び乳製品の成分規格等に関する省令（昭和26年厚生省令第52号、俗称は乳等省令）で定めている。この省令上の牛乳の定義は「直接飲用に供する目的又はこれを原料とした食品の製造若しくは加工の用に供する目的で販売（略）する牛の乳」である。

添加物、成分調整の有無によって大まかには次のように分類される。
 無添加
 原材料は生乳100%
 無調整
 生乳（原乳）に含まれる成分を調整していないため、季節による成分の変動があり、冬場は成分が高まる（無脂乳固形分8.7%以上、乳脂肪分4%以上になることがある）。逆に夏場は、牛が乳脂肪分の元となる繊維質の含量の少ない青草を多く摂るために、脂肪分が減り、味が薄く感じられるケースもある。
 牛乳（種類別牛乳）
 無脂乳固形分8.0%以上、乳脂肪分3.0%以上（市販されている製品では、無脂乳固形分8.3%以上、乳脂肪分3.5%以上としているものがほとんどである）。
 細菌数（標準平板培養法で1ミリリットル当たり）50,000以下、大腸菌群 陰性。
 摂氏63度で30分間の加熱殺菌（またはこれと同等以上の効果のある方法での加熱殺菌）を行うことが必要。
 特別牛乳
 特別牛乳さく取処理業の許可を受けた施設（2018年時点で4か所）で製造された牛乳で、特別牛乳として販売されるもの。
 無脂乳固形分8.5%以上、乳脂肪分3.3%以上。
 細菌数（標準平板培養法で1ミリリットル当たり）30,000以下、大腸菌群 陰性。
 加熱殺菌を行う場合は摂氏63度から65度で30分間（加熱殺菌をしなくてもよい）。

 調整した牛乳
 乳脂肪分の一部を除去したり水分を一部除去して濃くしたりするなどして、生乳から乳成分などを除去したもの。無脂乳固形分8.0%以上。2002年（平成14年）より制定されたもの。
 低脂肪牛乳
 乳脂肪分のみを調整した牛乳のうち、乳脂肪分0.5%以上1.5%以下のもの。2002年までの「部分脱脂乳」を当時の栄養改善法（現・健康増進法）に合わせる形で乳脂肪分の割合を変更して改称。
 無脂肪牛乳
 乳脂肪分のみを調整した牛乳のうち、乳脂肪分0.5%未満のもの。2002年までの「脱脂乳」を改称。
 成分調整牛乳
 調整した牛乳のうち、「低脂肪牛乳と無脂肪牛乳に該当しない」もの。例としては、脱水処理による乳脂肪分が4%の濃い牛乳や、脱水処理による乳脂肪分が濃い牛乳にさらに乳脂肪分を調整し、1.5%以下にした牛乳、乳脂肪分のみを調整したが、1.5%を上回る牛乳など。2002年の乳等省令改正で新設された種類別である。原乳の生産者価格が引き上げられた2008年（平成20年）あたりから、この「成分調整牛乳」（乳脂肪分を2 - 3%に調整したもの）が多くなっている。

 添加した牛乳
 原材料は生乳100%ではない。
 加工乳
 生乳、牛乳と、これらを原料とする規定された乳製品（脱脂粉乳、バターなど）から製造し、無脂乳固形分8%以上のもの。低脂肪乳、無脂肪乳と濃厚タイプがある。
 乳飲料
 乳製品を主原料とした飲料で、乳固形分3%以上（乳等省令の規定による）。ビタミンやカルシウムなどを加えた栄養強化タイプや、いわゆるコーヒー牛乳、イチゴ牛乳、フルーツ牛乳、レモン牛乳などのコーヒーや果汁、糖分、香料などを加えたもの、また乳糖不耐症の人のための乳糖分解乳もこちらに含まれる。

 商品名として 
以前は、加工乳や乳飲料であっても一定以上の成分（無脂乳固形分8.0%以上、乳脂肪分3.0%以上、生乳50%以上）が含まれていれば、商品名に「牛乳」という名称を使用できたが（濃厚牛乳、カルシウム牛乳、コーヒー牛乳など）、2000年（平成12年）の雪印集団食中毒事件をきっかけに、消費者から「ややこしい」という声が起こり、2001年に公正競争規約が改正され、生乳を100%使用していないもの（種類別名称が「牛乳」「特別牛乳」でないもの）は「牛乳」とは名乗られなくなった（2年間の経過措置あり）。この結果、商品名から「牛乳」を外したり、「ミルク」への言い換えなどを余儀なくされ、コーヒー牛乳は「コーヒーミルク」「カフェ・オ・レ」「カフェ・ラテ」またはただの「コーヒー」などに商品名を変更した。

 処理方法 

日本では主にホルスタイン、ジャージー種などの乳牛から得られる生乳（搾っただけで何もしない乳）のみを原料として、均質化（ホモジナイズ）や加熱殺菌工程を経て、ガラス瓶（牛乳瓶）や紙パックに詰められて製品となる。

 ホモジナイズ 
「均質化処理」の事で、ホモジナイザー（乳化機、均質機）という高圧ポンプを使用して牛乳の脂肪成分を均一化する「」を行う。これによって脂肪組織が2マイクロメーター以下のより小さなサイズに分解されて均一となり、製品内のクリーム層などの分離を防ぐとともに、製品間のばらつきを抑えて販売出来るようになる。また、生乳と比べ、脂肪分の香りやコクなど味が変化する。例えば、生乳は濃さと同時に水っぽさがある。

ホモジナイズを行っていない「ノンホモ」牛乳では、瓶詰めから数日経つと粒子の大きな脂肪球が分離して浮く。クリームとはこの表面に浮上するものを採取したものである。近代工業的な製法は遠心分離を用いる。これを撹拌して脂肪球をさらに大きくしたものがバターである。

 殺菌 

法令に基づき、飲食用目的で消費する牛乳は殺菌することが義務付けられている。生乳は病原菌に汚染されている可能性がありそのまま摂取した場合死亡などの健康リスクがあるためである。

窒素を使うなどして、溶存酸素による酸化を抑制しながら加熱殺菌した商品が多い。ごく少数ながら、加熱殺菌をしない「無殺菌牛乳」も存在する。

 低温保持殺菌（LTLT法）
 低温殺菌牛乳で使用される摂氏63度で30分間加熱殺菌する方法（実際の設定温度は摂氏65度から68度に設定されている場合が多い）。乳等省令に定められた殺菌方法であり、後述する殺菌方法についてもこの方法と同等以上の殺菌効果を有する方法であることが求められている。低温による殺菌は、タンパク質の熱変性を起こさない点が利点ともなる。
 高温短時間殺菌（HTST法）
 摂氏72度から78度で15秒間程度殺菌する方法。アメリカではさらにHTSTに類似した89度から100度以下で1秒以下の殺菌法をHHST (Higher-Heat Shorter Time) として定義している。

LTLT法とHTST法特徴
パスチャライズド牛乳（パス乳）と称されることがある。これは、フランスの細菌学者ルイ・パスツールが開発した加熱殺菌法（パスチャライゼーション）を行った牛乳という意味である。一部の耐熱性の菌は残存するので、期限表示（ほとんどが消費期限）は短め（4 - 6日程度）になる。また失われる栄養素が少ないとされる。欧米やヨーロッパのイギリス、フィンランド、スウェーデン、ギリシャ、デンマークなどでの市販牛乳の主流といわれているが、殺菌工程に時間がかかることや良質の原乳が必要となるため、日本ではメーカの一部商品や観光牧場で限定的に販売されている。。LTLT法では、一定量の牛乳をタンク等に入れ、加温の後一定温度に保持するバッチ方式の殺菌機械が主流であるが、それ以外では細管を通しながら蒸気と熱交換する方法や、成型されたプレートの間に牛乳を流して熱交換する方法（連続方式）が採られる。

 超高温瞬間殺菌（UHT法、UP法）
 摂氏120度から135度で1秒間から3秒間殺菌する方法。耐熱性の菌もほとんど死滅する。加熱殺菌方式には水蒸気で牛乳を直接加熱する直接加熱法（インフュージョン式、インジェクション式）と間接加熱法（プレート式、チューブラー式、表面かき取り式）がある。通常の充填方法では、充填後の細菌繁殖を完全に防ぐことはできないため、未開封状態での賞味期限は冷蔵で10日間程度とされていることが多い（近年、「ESL製法」と称し、生産ラインの衛生管理を高度化することで、2週間程度まで賞味期限を延ばしたものもある）。低温保持殺菌と比較して手間がかからず賞味期限が長くなるため、日本の市販牛乳のほとんどはこの方法で処理されている。
 UHT滅菌法
 摂氏135度から150度で1秒間から3秒間UHT法で殺菌し、気密性の高いアルミコーティング紙パックやプラスチック容器などに無菌的に充填包装する方法。この方法によって生産された牛乳はロングライフ牛乳（LL牛乳）と呼ばれ、未開封の状態で長期間（3ヶ月間程度）常温保存可能とされている。日本ではペットボトル入り牛乳は流通量は少ないが販売されている。2007年10月の法令改正によって牛乳の容器にペットボトルを使うことが可能になった。
UHT法とUHT滅菌法特徴
ヨーロッパのフランス、スペイン、ポルトガルなどはほとんど、ドイツ、スイス、イタリアなどでは半分ほどを占めている。

 製品形態と販路 

日本で主流な製品の形態は、以下のように様々である。
 屋根型の紙パック
 1L
 900ml
 500mL
 ブリックパック（四角柱型の紙パック）
 200mL
 ガラス瓶
 1L
 200mL

 主な販路 
 学校や病院などの給食として
 鉄道駅のミルクスタンド
 スーパー・コンビニ
 牛乳店からの個別宅配(早朝届くケースが多い)

 販売形態の推移 
かつては食品衛生法と省令により、紙パックとガラス瓶とポリエチレン樹脂製容器以外への牛乳の充填は禁止されていた。そのためプラスチック製の瓶やテトラパックが使われてきた。

1970年代以前から、180ミリリットル（1970年、昭和45年まで） - 200ミリリットルのガラス製の牛乳瓶で販売されていた。給食や銭湯、ミルクスタンドなど一部の販売個所に卸されている。また、牛乳店から早朝に都会や住宅地の街中を毎朝巡回し個別宅配されるが行われている。

1970年代にはテトラパック（三角錐型の紙パック）の商品が主流になった。

1980年代以降はブリックパック（四角柱型の紙パック）に変わり、販売ルートもスーパーやコンビニ経由にシフトしている。一部にはガラス瓶も残るが、軽量化された新形態の瓶に移行されつつある。

2014年、セブン&アイ・ホールディングスが日本で初めて900ミリリットルの紙パックを使用した「セブンプレミアム北海道十勝おいしい牛乳」を発売。2016年には明治乳業が同様に「明治おいしい牛乳」を900ミリリットルにリニューアルしている。

2007年の法改正でペットボトルへの充填も認められ少ないが販売されるようになり、2020年9月15日より、タカナシ乳業が発売を開始した。

 価格 
製品の種類によって価格帯が異なるが、2024年（令和6年）現在、1リットルパック1本が、約200 - 600円程度で販売されている。