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Käse besteht hauptsächlich aus Protein, Fett und Wasser; dazu kommen Vitamine und Mineralstoffe. Bei der Käseherstellung koaguliert das Kasein und die Molkenproteine werden mit der Molkenfraktion abgetrennt; Käseprotein besteht praktisch nur noch aus Kaseinen. Mit seinen Proteinen trägt Käse wesentlich zur Bedarfsdeckung an essenziellen Aminosäuren bei. Während der Käsereifung entstehen aber auch bioaktive Peptide. Laktose wird im Verlauf der Käsereifung durch die Milchsäurebakterien abgebaut.
Als Bestandteile des Käsefettes werden speziell die konjugierten Linolsäuren (CLA) und die Sphingolipide mit ihren vielfältigen positiven physiologischen Wirkungen diskutiert. Käse ist überdies eine reiche Quelle an den Vitaminen B2, B12 und Kalzium. Gerade für eine ausreichende Versorgung mit diesem Mineralstoff ist der Verzehr von Käse sowie von Milch überaus wichtig. Käse kann auch zur Prävention von Zahnkaries beitragen und weist einen niedrigen glykämischen Index auf.