乳鐵蛋白最早是在分離乳清蛋白時發現的，純品乳鐵蛋白呈現紅色，這是因為含鐵的緣故。實際上，乳鐵蛋白正是運鐵蛋白的一種，是具有多種功能的糖蛋白。它在母乳中含量比較豐富，約佔母乳蛋白質總量的20%;在牛奶中含量要低一些，約佔牛奶蛋白質總量的3%~4%。一般初乳乳鐵蛋白含量高於成熟乳。乳鐵蛋白具有重要的健康價值。
首先，乳鐵蛋白促進鐵吸收。乳鐵蛋白數百個氨基酸構成，其多肽鏈分子上附有兩條糖鏈，每個分子上有兩個鐵結合位點，可結合2個鐵離子。人乳中約有10%~30%的乳鐵蛋白與鐵結合，其餘則未與鐵結合。它們不僅涉及鐵、鋅、和銅離子的轉運，而且能促進這些離子的吸收。乳鐵蛋白的存在使奶中鐵(或許還有鋅)的吸收率明顯提高。有研究(中國醫師進修雜誌, 2011 年34卷15期)表明，用添加乳鐵蛋白的配方奶粉餵養嬰兒，其外周血紅細胞、血紅蛋白及網織紅細胞數值變化優於未添加乳鐵蛋白的配方奶粉。
眾所周知，缺鐵性貧血是嬰幼兒常見的營養缺乏病，即使輕度的貧血亦會影響孩子智力發育。為預防缺鐵性貧血，配方奶粉的國家標準(GB 10765—2010)要求添加鐵。大多數普通配方奶粉添加的是乳酸亞鐵等，僅有少數配方奶粉添加乳鐵蛋白，如貝因美愛+嬰兒配方奶粉是國內最早添加乳鐵蛋白的產品之一，每100克奶粉含38毫克乳鐵蛋白。
其次，乳鐵蛋白是重要的免疫物質，具有抗菌活性。可能的機制是它能夠結合鐵元素，從而能夠減少了細菌對鐵這種必需元素的吸收，影響細菌的生長。研究還發現，乳鐵蛋白能結合到細菌壁中的脂多糖上，並通過氧化型鐵離子(Fe3+)使細菌氧化破壞。另有研究發現，乳鐵蛋白還能刺激增強免疫吞噬作用。
除抗菌外，乳鐵蛋白還具有抗病毒活性，是一種廣譜的抗病毒物質。它對I型和II型單純皰疹病毒、鉅細胞病毒、輪狀病毒、漢坦病毒、肝炎病毒、人類呼吸道合胞病毒等多種具有抵抗作用。可能機制是它能夠阻擋病毒粒子進入靶細胞。許多病毒攻擊細胞的方式是先結合到靶細胞膜的脂蛋白上，然後再侵入細胞內。乳鐵蛋白可與脂蛋白結合，從而擊退病毒。乳鐵蛋白也能直接與病毒粒結合，抑制病毒在胞內複製，或增加自然殺傷性細胞、單核細胞數的數量(或活力)。
乳鐵蛋白分子量很大，進入胃腸道後不能被直接吸收，故而不能以原形進入血液，它主要在腸粘膜細胞的表面發揮抗細菌、抗病毒的作用，從而提高寶寶的免疫力。
最後，乳鐵蛋白可促進腸道有益菌的增長，調整腸道正常菌羣。它與益生元、低聚糖等一道為改善寶寶上火、便祕、消化不良等問題發揮作用。
