Iako se po opsegu proizvodnje u Republici Hrvatskoj ovčje mlijeko ne može mjeriti s kravljim, a u zadnje vrijeme niti s kozjim, njegova hranidbena vrijednost je veća.
Ovčje mlijeko sadrži oko 1,5 puta više suhe tvari i dva puta više masti i bjelančevina od kravljega mlijeka zbog čega se svrstava u izuzetno vrijedne namirnice za ljudsku prehranu.
Ovčje mlijeko je bijele boje, ugodna okusa i većinom bez mirisa. Količina i sastav mlijeka ovisni su o velikome broju čimbenika, prema kojima se može svrstati u tri osnovne skupine: genetski (pasmina, individualnost), fiziološki (stadij i redosljed laktacije, zdravstveno stanje, dob ovce, broj janjadi) i ekološki (hranidba, način mužnje, uvjeti držanja, godišnja dob, klima).
U odnosu na kravlje mlijeko, ovčje mlijeko ima nižu temperaturu topljenja te se rjeđe prerađuje u maslac, s obzirom na to da je maslac na sobnoj temperaturi u tekućemu stanju. Ovčje mlijeko ima veći viskozitet te je sporije izdvajanje masnih kapljica na površinu. Zbog bolje imunološke aktivnosti (baktericidnost), ovčje je mlijeko manje osjetljivo na kontaminaciju bakterijama u prvim satima nakon mužnje, što je vrlo pozitivno kod spravljanja sira.
Bjelančevine u ovčjem mlijeku uglavnom su u obliku kazeina (75-80%). Glavni kazein ovčjega i kravljega mlijeka je αs1-kazein, dok je to u kozjem mlijeku β-kazein. U ukupnim bjelančevinama ovčjega mlijeka visok je udjel bjelančevina mliječnoga seruma te je moguće njihovo iskorištenje iz sirutke proizvodnjom albuminskih sireva (skuta). Ovčje mlijeko, u usporedbi s kravljim, ima sličan sadržaj laktoze. Sadržaj laktoze u mlijeku varira ovisno o laktaciji i zdravstvenome statusu vimena. Na početku laktacije sadržaj laktoze je viši, dok je pri kraju laktacije niži (i do 20%).
Ovce čije je vime oboljelo od mastitisa imaju viši sadržaj laktoze te se sadržaj laktoze može uzeti kao pokazatelj zdravlja vimena ovaca. Sadržaj minerala u ovčjem se mlijeku kreće oko 1%, i, u usporedbi sa sadržajem u kravljem mlijeku, viši i do 35%. S obzirom na sadržaj nekih vitamina (vitamin A, B1, B2, B12 i C), ovčje je mlijeko bogatije u odnosu na kravlje mlijeko. Od fizikalnih svojstava, zanimljiva je točka ledišta zbog otkrivanja mogućega patvorenja mlijeka (dodatak vode). Povećanjem broja somatskih stanica u mlijeku, mijenja se i udio osnovnih sastojaka mlijeka. Tako se umanjuje sadržaj masti, kazeina, fosfora, kalija i magnezija, dok se povećava sadržaj klora i pH-vrijednost. Ta variranja sadržaja mlijeka utječu na produženje vremenskog intervala zgrušavanja mlijeka, zbog čega se formira mekaniji gruš koji je lošije kvalitete i manje količine sira.
Smatra se da je povećan broj somatskih stanica u mlijeku neošišanih ovaca, jer dlaka onečišćuje mlijeko s različitim fizičkim nečistoćama. Zbog toga takvo mlijeko ima i lošiju mikrobiološku kvalitetu. Higijena muznih uređaja i ruku muzača također su vrlo bitni čimbenici koji utječu na broj somatskih stanica u mlijeku. Slabijom provedbom higijenskih mjera povećava se broj somatskih stanica u mlijeku i kvari njegova kvaliteta. Tako se za ovčje mlijeko smatra da je povećan broj somatskih stanica već preko 500 0000/ml mlijeka. Određene vrste mikroorganizama u mlijeku su poželjne, osobito u proizvodnji sira (Lactobacillus spp., Lactococcus spp., Streptococcus spp.), dok su neke štetne (Listerie, Salmonele, Brucella) i mogu izazvati određene zdravstvene probleme kod ljudi ili pri zrenju mliječnih proizvoda.
Zbog čestoga prisustva patogenih mikroorganizama u mlijeku, obvezna je stalna zdravstvena kontrola životinja i njihovih proizvoda. Na broj mikroorganizama u mlijeku utječe način mužnje, hranidba i kvaliteta skladištenja mlijeka. Od 1999. godine, u zemljama Europske Unije, pri temperaturi skladištenja od 300°C, dopušteni broj bakterija u ovčjem mlijeku je 1 500 000/ml i to za proizvode od toplinski obrađenoga mlijeka, dok je za netretirano mlijeko taj broj puno manji i kreće se do 500 000/ml.