A alergia é causada em crianças por proteínas que não existem normalmente no leite humano e que são introduzidas na nova alimentação do bebê. As proteínas do leite mais envolvidas na alergia são as caseínas, a beta-lactoglobulina e a alfa-lactoalbumina. A alergia verdadeira é causada pelas imunoglobulinas E (IgE), em resposta à presença destas proteínas consideradas como antigênicas pelo sistema imunológico das crianças. A IgE causa liberação de substâncias vaso-ativas por alguns tipos de células, que causam problemas.

O uso exclusivo do leite humano até aos seis meses de vida, reduz significantemente a incidência cumulativa de alergia ao leite de vaca, durante os primeiros 18 meses de vida.