大米蛋白主要由清蛋白、球蛋白、醇溶性蛋白和谷蛋白等四種蛋白組成。
大米蛋白的胺基酸組成合理，且胺基酸含量高，被公認為優質的食用蛋白。其中，谷蛋白和醇溶蛋白是大米蛋白的主要成分，占大米蛋白的大部分。大米蛋白質的生物價和胺基酸的構成比例都比小麥、大麥、小米、玉米等禾穀類作物高，消化率在66.8%到83.1%之間，是穀類蛋白質中較高的一種。
雖然大米蛋白質中含有賴氨酸和蘇氨酸的含量較少，因此它不是一種完全蛋白質，其營養價值比不上動物蛋白質。但大米蛋白質中含賴氨酸高的鹼溶性谷蛋白占80%，其賴氨酸含量高於其他穀物，胺基酸組成配比合理，比較接近世界衛生組織認定的蛋白質胺基酸最佳配比模式。