A composição do leite materno varia, com o tempo, e de acordo com alguns fatores como a alimentação materna e a idade do bebê.
O primeiro líquido produzido pelo organismo materno é o colostro, que começa a ser produzido por volta da 20a semana de gestação e segue até 5 a 7 dias após o parto. Ele é rico em componentes imunológicos, como a imunoglobulina A secretora, lactoferrina, leucócitos e fatores de desenvolvimento, como o fator de crescimento epidérmico (EGF). O colostro é o alimento perfeito para o recém-nascido, constituindo a sua primeira imunização, protegendo-o contra infecções e alergias, ajudando a amadurecer o intestino para funcionar com eficácia, estimulando a eliminação do mecônio.

O leite de transição representa um período de maior produção para suprir as necessidades nutricionais para o desenvolvimento e crescimento do bebê. A quantidade de leite produzida nesse período chega a volumes de 600 ou 700 ml em 24 horas, enquanto o colostro produzido no início era bem menor. As mamas estão agora no modo de desenvolvimento de produção, regulando a quantidade de leite necessária para o bebê. Na composição do leite, há níveis mais elevados de gordura e lactose.

O leite se torna maduro quando o bebê completa um mês. A partir dessa fase, a composição do leite não mudará muito – a não ser que seu bebê precise de proteção extra, pois ele se adapta às necessidades do seu bebê e quando ele mama, a saliva envia sinais para que o seu corpo produza mais leite, com anticorpos específicos). O leite maduro contém um teor menor de proteínas, maior quantidade de gorduras boas e de componentes que protegem seu bebê contra infecções bacterianas e virais.

Independente do tipo, os nutrientes no leite humano derivam dos lactócitos, alimentação materna ou estoques de nutrientes maternos e a qualidade da alimentação materna deve ser vista. A composição de macronutrientes difere entre o leite de bebês pré-termo e a termo, sendo que o leite de pré-termos possui maiores quantidades de proteínas e gorduras. Entre os micronutrientes presentes, destacam-se as vitaminas A, B1, B2, B6, B12, D, e o iodo. Além disso, o leite humano contém fatores bioativos capazes de inibir a inflamação, além de aumentar a produção de anticorpos específicos, incluindo antioxidantes, interleucinas 1, 6, 8 e 10, fator transformador de crescimento (TGF), inibidores de protease leucocitária secretora (SLPI) e defensina 1.