乳酸菌通過發酵產生的有機酸、特殊酶系、酸菌素等物質具有特殊生理功能。大量研究資料表明，乳酸菌能促進動物生長，調節胃腸道正常菌群、維持微生態平衡，從而改善胃腸道功能、提高食物消化率和生物效價、降低血清膽固醇、控制內毒素、抑制腸道內腐敗菌生長、提高機體免疫力等。
促進機體生長
乳酸菌在體內能夠正常發揮代謝活性，分解食物中的蛋白質、糖類、合成維生素以及對脂肪。在乳酸菌蛋白酶的作用下，食物中的大分子蛋白質部分降解為宿主可以直接利用的小分子肽和必需氨基酸，顯著提高了食物的消化率和生物價，促進胃腸的吸收。經乳酸菌發酵后，食物中的乳糖可被乳酸菌轉化成葡萄糖和半乳糖，進而轉變為乳酸等小分子化合物，易于消化。部分脂肪可被乳酸菌發酵降解，易于消化并增加其中游離脂肪酸、揮發性脂肪酸的含量。乳酸菌在代謝過程中消耗部分維生素，同時合成葉酸等B族維生素，提高礦物元素的生物活性，進而達到為宿主提供必需營養物質、增強營養代謝、促進其生長的作用。此外，乳酸菌產生的酸性代謝產物可以使腸道環境呈現偏酸性，與一般消化酶的最適pH符合(淀粉酶6.5、糖化酶4.4)，有利于營養素的消化吸收。
維持腸道菌群平衡
動物的整個消化道在正常情況下都寄生有大量的微生物，按照它們的作用可分為三類：①共生性類型，主要是兼性厭氧菌。在生態平衡時，它們的各項生理功能都對宿主有利。②致病性類型，正常情況下數量較少，寄生于正常部位，不致宿主發病；失控時可導致宿主的不良反應。③中間性類型，同時具有生理和致病兩種作用。
腸道內微生物群的平衡對機體健康十分重要，而乳酸菌能夠調節這種微生態的平衡，保證了宿主正常的生理狀態。乳酸菌是腸道常在菌（常生菌），其可改變腸道內環境，抑制有害菌繁殖，調整維持胃腸道菌群的平衡。乳酸菌可通過粘附素與腸粘膜細胞緊密結合，在腸粘膜表面定植占位，成為生理屏障的主要組成部分，從而達到恢復宿主抵抗力，修復腸道菌群屏障、治愈腸道疾病的作用。如果這個屏障遭到抗生素或其他因素的破壞，宿土喪失了對外來菌抵抗力，會使具有耐藥性的腸內菌異常增殖而取代優勢菌的位置，造成腸道內微生態平衡的失調（占位及屏障作用）。
改善免疫能力
乳酸菌制劑能夠增強免疫力表現在兩方面：一是影響非特異性免疫應答，增強單核吞噬細胞、多形核白細胞的活力，刺激活性氧、溶酶體酶和單核因子的分泌；二是刺激特異性免疫應答，如加強粘膜表面和血清中IgA、IgM、IgG等免疫球蛋白的水平，加強體液免疫，促進T淋巴細胞和B淋巴細胞的增殖，加強細胞免疫。
乳酸桿菌和雙歧桿菌一方面能明顯激活巨噬細胞的吞噬作用，另一方面由于它能在腸道定植，相當于天然自動免疫。它們還能刺激腹膜巨噬細胞、誘導產生干擾素、促進細胞分裂、產生抗體及促進細胞免疫等，所以能增強機體的非特異性和特異性免疫反應，提高機體的抗病能力。當異物侵入機體時，免疫細胞被乳酸菌激活，增強了機體對異物產生抗體的作用。Chndra（1984）認為，乳酸菌之所以具有刺激機體產生抗體的作用，是由于菌體通過淋巴結、粘膜刺激淋巴細胞接受刺激的淋巴細胞再通過腸系膜淋巴結（MIN）循環到血流中，并分布全身，從而調節機體的免疫應笞。
抑制有害菌群生長
乳酸菌對一些腐敗菌和低溫細菌有較好的抑制作用，可用于防治腹瀉、下痢、腸炎、便秘和由于腸道功能紊亂引起的多種疾病以及皮膚炎癥。其抗菌機制主要體現于以下幾個方面：
①產生的乳酸等有機酸能顯著降低環境pH值和Eh（氧化還原電位）值，使腸內處于酸性環境，對于致病菌如痢疾桿菌、傷寒桿菌、副傷寒桿菌、彎曲桿菌、葡萄球菌等有拮抗作用；
②產生的過氧化氫能夠激活牛乳中的“過氧化氫酶-硫氰酸”系統，抑制和殺滅革蘭氏陰性菌、過氧化氫酶陽性細菌如假單胞菌屬、大腸桿菌類和沙門氏菌屬等；
③產生類似細菌素的細小蛋白質或肽類（抗菌肽），如各種乳酸桿菌素和雙歧菌素，對葡萄球菌、梭狀芽孢桿闊以及沙門氏菌和志賀氏菌有拮抗作用。另外，雙歧桿菌等還可將結合的膽酸分解為游離的肌酸，后者對細菌的抑制作用比前者更強。