پاستوریزه کردن که در دهۀ 1860 توسط لوئی پاستور، شیمی‌دان و میکروبیولوژیست فرانسوی، اختراع شد، حرارت کافی را به شیر اعمال می کند که هر نوع میکروارگانیسم موجود را ازبین می‌برد. این فرایند باکتری‌های مفید موجود و همچنین هرگونه باکتری بالقوه مضر، ویتامین‌های حساس به حرارت و آنزیم‌های غذایی را ازبین می‌برد. در زمان استفاده از حجم زیادی از شیر از منابع متعدد، پاستوریزه کردن به‌منظور پاکسازی شیر از هرگونه باکتری بیماری‌زای احتمالی سودمند واقع می‌شود.

با این‌حال تولید شیر در مقیاس کوچک همراه با اقدامات سخت‌گیرانه با توجه به سلامت گله و تمیزی سالن شیردوشی می‌تواند به اطمینان از ایمن بودن شیر خام کمک کند. درحالی‌که پاستوریزه کردن میکروارگانیسم‌های مفید و بالقوه مضر را که به‌طور طبیعی در شیر وجود دارد ازبین می‌برد، راهی برای آلودگی مجدد توسط میکروارگانیسم‌های خارجی فراهم می‌کند. درنتیجۀ آلودگی پس از پاستوریزه کردن، شیر پاستوریزه ممکن است به منبعی از بیماری‌های منتقله از طریق غذا تبدیل شود.

زمان‌ها و دماهایی که در آن پردازشگرهای لبنی شیر را پاستوریزه می‌کنند، از 145 درجۀ فارنهایت به‌مدت 30 دقیقه تا 280 درجۀ فارنهایت به‌مدت 2 ثانیه متغیر است، در فرایندی که به‌عنوان پاستوریزه کردن با دمای فوق‌العاده بالا (UHT) شناخته می‌شود. فرآوری شیر در دمای مورد نیاز برای پاستوریزه کردن در دمای بسیار بالا می‌تواند ماهیت پروتئین‌های موجود در شیر را تغییر دهد و همچنین ماندگاری شیر را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود شیر برای یک سال یا بیشتر در دمای اتاق پایدار بماند، البته به‌شرطی که در یک کارتن بسته‌بندی‌شده و محکم نگهداری شود.