乳铁蛋白除具有抗菌、抗感染的作用外，还有多种生理功能，如促进铁的吸收、促进细胞增殖、调节骨髓细胞生成、调节补体系统、刺激溶菌酶再生、防止脂质过氧化、抑制肿瘤及病毒、清除体内自由基及免疫调节等。
动物体内的运铁蛋白在胃内极酸条件下不具有运送铁的作用，这时只有乳铁蛋白能在动物肠道中运载铁离子。当乳铁蛋白进入到肠道中，能与肠道表面的特异性受体结合，再由这些受体运载铁离子进入人体细胞内部。
科学试验发现，机体对铁的吸收有负反馈调节机制，当细胞缺铁时，就会在其表面合成特异的铁受体，如血液中的转铁蛋白和肠道中的乳铁蛋白。乳铁蛋白是由转铁蛋白转化而来，其结合铁的能力是后者的260倍左右。在摄入铁的过程中，若与乳铁蛋白结合则可明显减缓铁对肠道的刺激作用，一是因为乳铁蛋白螯和了铁，避免了铁离子对肠道的直接刺激作用；二是进食乳铁蛋白可以减少无机铁离子的摄入量。
2、抑菌和杀菌功能
现代医学已经确定，乳铁蛋白属广谱抑菌剂，既可抑制需铁的革兰阴性菌，如大肠杆菌、大肠埃希菌、沙门菌等，又可抑制革兰阳性菌，如金黄色葡萄球菌、李斯特菌等。乳铁蛋白还能与微生物菌体发生凝集反应，使之死亡。
3、免疫调节
巨噬细胞和淋巴细胞的各种免疫细胞都有乳铁蛋白受体存在，乳铁蛋白具有调节巨噬细胞活性和刺激淋巴细胞合成的能力；而且嗜中性粒细胞是含乳铁蛋白最多的细胞，当机体受感染时就可以将乳铁蛋白释放出来，夺取致病菌的铁离子致其死亡。乳铁蛋白还具有促进中性粒细胞吸附和聚集、增加粒细胞黏性、促进细胞间相互作用、参与调节机体耐受能力、抑制补体系统激活或激活已有的补体途径等功能。
4、促进肠道有益菌群生长
调整肠道菌群
乳铁蛋白可通过与铁离子结合限制特定微生物的生长，抑制或杀灭动物的多种肠道有害菌，促进肠道有益菌生长。同时，乳铁蛋白能促进双歧杆菌生长，这样，在动物肠道建立起有利的微生物系统，这种作用与乳铁蛋白对肠道铁离子的结合作用有关。
5、抗氧化作用
动物肠道内只要有微量的铁离子存在，它就会作为脂质氧化和氧自由基产生的催化剂，导致氧自由基的生成。因此，机体含有过量的铁也会引发负面影响。而乳铁蛋白能结合铁离子，可以抑制铁离子导致的脂质氧化，阻断氧自由基的生成。实验证实，在PH为7.4的NaCl溶液中，饱和度为20%的乳铁蛋白和转铁蛋白，能抑制牛脑磷脂脂质体的磷脂过氧化反应，而在同样的体系中，不同铁饱和度的蛋白，均不能抑制该反应。
6、其它生理功能
乳铁蛋白除了具有以上功能，还有抗癌细胞的作用，以及抑制胆固醇积累功能，最近的研究还发现，乳铁蛋白可作为基因转移的活化剂和动物细胞促生长因子。
