（1）水
水是动物所必需的养分，占动物体重的60%～70%，若动物严重缺水或失水达20%时可危及生命。体内水分的分布比例，细胞内液占65%～75%，间液占20%，血浆中占5%。因此在奶牛体内具有十分重要的作用和地位。
研究证明，在一般情况下，干奶母牛每天需饮水35升；日产奶15千克的母牛每天需饮水50升；日产奶40千克左右的高产母牛每天需饮水约100升。炎热季节母牛所需饮水量都超过春秋季及冬季。
（2）蛋白质
动物的一切生命和生产活动都必须有蛋白质参与。蛋白质在动物体内的营养作用不能为其他任何物质所取代或转化。蛋白质供给不足时，幼年动物生长发育迟缓、消瘦，种用动物精液品质下降，母畜性周期失常、胎儿发育不良，甚至产生弱胎、死胎，幼畜初生重小。日粮蛋白质过多，对动物同样有不良影响，不仅造成浪费，而且长期饲喂引起机体代谢紊乱，甚至产生疾病。
（3）能量
由于奶牛对于代谢能转化成维持和产奶净能的效率十分近似，为了便于应用，两者均用同一个指标。因此中国奶牛饲养标准中将产奶、维持和生长统一用产奶净能表示。奶牛饲养标准中采用相当于1千克含脂4%的标准乳能量，即3.138兆焦产奶净能作为一个奶牛能量单位（NND）。奶牛能量需要可将其分成维持需要（包括温度变化时的额外需要）、产奶需要、增重需要和妊娠后期需要。
（4）粗纤维
奶牛是反刍动物，为了保持正常的消化机能，日粮中必须考虑粗纤维的供应量。粗纤维主要包括纤维素、半纤维素和木质素等，它们均对奶牛饲养意义重大：
①维持牛的瘤胃正常发酵和消化生理
当奶牛从日粮中获得足够的中性洗涤纤维时，它可保持每日7～8小时反刍时间，因此获得110～160升唾液进入瘤胃，进而使瘤胃中发酵产生的挥发性脂肪酸得到缓冲，使其氢离子浓度保持在100～1000纳摩尔（pH6～7），这样才使瘤胃内的细菌能正常繁殖。
纤维素的长度平均在0.64厘米以上时，才会起到上述作用。
②保持正常的乳脂率
当奶牛日粮中粗纤维小于17%，或有效中性洗涤纤维小于21%时，乳脂率会明显下降；当奶牛瘤胃中发酵过快，即发酵不均衡，也会使乳脂率下降，其直接原因是在瘤胃中中性洗涤纤维的消化率下降。
高产奶牛粗饲料的加工长度应当在1～4厘米，应占总中性洗涤纤维的40%～50%，才可保持瘤胃的正常生理机能，维持其正常产奶水平和乳脂率。
③防止瘤胃酸中毒和保持肢蹄健康
当奶牛日粮中有效中性洗涤纤维进食不足，使瘤胃发酵类型由乙酸发酵变为丙酸发酵，并引起瘤胃酸度升高（pH5～5.5），造成瘤胃中因积存大量乳酸而中毒，并且会发生瘤胃乳头（黏膜）角化不全和蹄叶炎等肢蹄病。
④防止发生四胃变位
干奶牛日粮中粗饲料加工太短（小于1厘米），精料比例大于50%时，均可发生四胃变位。故干奶牛的饲料应喂足3～4千克长为3～4厘米的禾本科粗料，防止四胃变位的发生。
（5）矿物质元素
①钙
99%的钙存在于骨骼和牙齿中，钙能调节肌肉和神经的兴奋性，钙浓度高时，兴奋性降低。钙在凝血过程中也发挥着重要作用。泌乳早期由于产奶对钙的需求量突然增加，会引起血钙降低，而导致产褥热。如不及时治疗，会导致奶牛心跳减慢以致不能站立、走动甚至昏迷死亡。犊牛缺乏钙引起佝偻病，成年奶牛缺钙易引起软骨症和骨质疏松症。以豆科作物为主的粗饲料一般可满足维持生长和一定限度产奶量的钙需要量。
②磷
体内80%的磷存在于骨骼和牙齿中。由于磷有多种作用，如参与能量代谢、是遗传物质的组成成分并参与体内脂肪运输等，所以磷缺乏没有特定症状。实际上由于磷与钙密切相关，磷缺乏症与钙缺乏症极为相似。另外，非特异性症状表现为食欲下降、抗病能力降低和繁殖率下降。饲喂大量谷物或植物性蛋白质饲料，或低质粗饲料时需要补充磷以满足需要。
③食盐
奶牛缺乏食盐后按严重性划分，缺乏症依次表现如下：舔或咬各种物品以获得钠盐；无食欲；不健壮、憔悴、眼睛无光泽、皮毛粗糙等；产奶量下降或增重缓慢；战栗、行动失调、虚弱和心跳不规律，严重者可引起死亡。奶牛储钠能力很强，只有长期缺乏才会表现出症状。
A．泌乳母牛食盐需要量
按日粮干物质净含量的0.46%或按配合饲料（或精料补充料）的1%计算，即可满足产奶母牛的需要。一般泌乳母牛每日喂15克食盐；日产奶量在20千克以上的需喂30克食盐。
B．非泌乳牛食盐需要
按日粮干物质进食量的0.25%～0.3%计算，即可满足需要。
夏天食盐量可略高，冬天食盐量不宜增加，因为吃盐多会引起饮水量增加，冬天水温低，多饮冷水会降低瘤胃功能，而且把冷水升温到体温会大量增加能量消耗，如1千克水从10℃升高到体温（38.5℃）消耗能量0.119兆焦。
④钾
泌乳母牛钾的最低需要量为日粮干物质的0.9%。高产奶牛（30～60千克）为1%，热应激时，钾的需要量增加，约为日粮干物质的1.2%。奶牛体内含钾量为0.15%，钾从牛奶和汗中损失掉，故应在全夏季每日平衡供应才会有效。公牛和生长母牛钾的需要量为日粮干物质的0.65%。
⑤镁
牛奶中含镁量约为0.015%，镁的需要量按产奶量的提高而增加。缺镁会使牛发生抽搐症，镁与磷缺乏，还会使乳汁呈酒精阳性，乳汁变稀。母牛镁的维持需要量为2～2.58克／（天·头），每产1千克奶另加0.12克。
日粮按干物质计算，约为0.2%。泌乳初期和日产奶量大于35千克的高产奶牛，对镁的需要量为0.25%～0.3%，在日粮中添加0.5%～0.8%的氯化镁即可满足需要，通常可添加到精料中。犊牛每千克体重镁需要量为12～16毫克，按日粮干物质计算，为0.07%～0.1%；干奶母牛、公牛和生长牛均为0.16%。
⑥硫
奶牛瘤胃微生物合成菌体蛋白和B族维生素都需要硫。瘤胃菌体可利用无机硫（硫酸钠）合成含硫氨基酸（蛋氨酸、胱氨酸），进而合成菌体蛋白。奶中含硫0.03%，其中大部分存在于蛋氨酸和胱氨酸中。泌乳牛硫的需要量约为日粮干物质的0.2%，泌乳早期牛为0.25%，犊牛为0.29%、干奶牛、公牛和其他生长牛为0.16%。高产奶牛日粮中添加硫酸钠、硫酸钙、硫酸钾和硫酸镁时能够维持其最适的硫平衡。保持泌乳牛最大饲料进食量的适当氮硫比为10～12∶1。奶牛日粮中缺硫会使饲料进食量和消化率下降，增重缓慢，产奶量下降。硫水平过高也会降低饲料进食量，并给泌尿系统造成过重负担，且干扰硒和铜的代谢。
（6）微量矿物元素
奶牛对微量元素的需要量小，但为机体生理功能所必需。微量元素通常毫克／千克来表示。在牛体内或牛奶中的含量也可以这样表示。微量元素包括：铁、铜、钴、锰、锌、硒、钼、铬和硅等10种元素，尤以前8种对奶牛更重要。
（7）维生素
维生素是奶牛维持正常生产性能和健康所必需的营养物质。有充分证据证明瘤胃微生物合成B族维生素及维生素K。故传统认为，对牛来说需要从饲料中供给的维生素只有维生素A、维生素D、维生素E三种。但是最近研究表明，随着奶牛产奶量提高，日粮中精料比例的增加以及饲料加工过程中维生素的破坏作用，在日粮中添加某些水溶性维生素可提高奶牛的生产性能，改善乳质、增强免疫机能和繁殖功能、减少疾病的发生，如硫胺素（维生素B1）、烟酸（维生素B5）和维生素C等。
奶牛需要从日粮中获得维生素A和维生素E。在紫外线照射下奶牛皮下的7-脱氢胆固醇能合成维生素D，但全封闭式的舍饲牛和高产奶牛均需在日粮中添加维生素D。瘤胃微生物能合成足够量的维生素K。同时，大量饲喂青贮而又缺少阳光照射的高产奶牛，特别是长期以秸秆为粗料的牛，日粮中需另外添加维生素D、维生素A和维生素E，以保持牛的健康和生产性能。
