牛血清是一种成分复杂的混合物，其大部分成分已为人所知，但还有一部分仍不清楚，而且血清的组成及含量通常随供血动物的性别、年龄、生理条件和营养条件不同而存在差异。牛血清主要成分有以下几类。

蛋白质类

包括白蛋白、球蛋白、α-巨球蛋白（抑制胰蛋白酶的作用）、胎球蛋白（促进细胞附着）、转铁蛋白（能结合铁离子，减少其毒性和被细胞利用）、纤维粘连素（促进细胞附着生长）等；

多肽类

主要是一些促进细胞生长和分裂的生长因子，最主要的生长因子是血小板生长因子，还有成纤维细胞生长因子、表皮细胞生长因子、神经细胞生长因子等，虽然在血清中含量很少，但对细胞的生长和分裂也起着重要作用；

激素类

激素对细胞的作用是多方面的。包括：

胰岛素：促进细胞摄取葡萄糖和氨基酸，与促细胞分裂有关；

类胰岛素生长因子：能与细胞表达的胰岛素受体结合，从而有胰岛素同样的作用：

促生长激素：促进细胞增殖的效应；

氢化可的松：血清中含有微量该成分，它可能具有促细胞贴附和增殖作用。但有人证明，血清中 的氢化可的松，在细胞密度较高时可能有抑制细胞生长和诱导细胞发生分化的作用。

其他成分

如氨基酸、葡萄糖、微量元素等。在合成培养基中这些成分的作用并不明显，与蛋白相结合的微量元素对细胞生长起促进作用。