“十五”期间，经国家科教领导小组批准，科技部会同农业部启动实施了“奶业重大关键技术研究与产业化技术集成示范”重大科技专项。该专项针对制约我国奶业发展的重大技术问题，以“安全、优质、高效”为目标，围绕奶牛良种快速繁育、营养调控与饲养管理、优质饲草生产与专用饲料开发、疫病防治等共性关键技术进行研究和开发；根据我国奶业发展布局，重点在北京、上海、东北、华北、西北等牛奶优势产区开展了奶业现代化生产技术集成与产业化示范。
自2002年奶业重大专项实施以来，累计投入经费71739.53万元，其中国家科技计划投入15000万元，地方配套12273.9万元，承担单位自筹44465.63万元；吸纳了全国152家科研教学单位和企业参加专项实施工作，投入研究和科技推广人员4372人。专项的实施注重技术创新与管理机制创新的紧密结合，通过中央有关部门和地方政府的共同推动，鼓励和引导全国各大乳品企业积极参与，形成了科技部门、农业部门、企业和有关科研教学单位联合实施的新机制。
在共性关键技术研究方面，建立了奶牛胚胎移植产业化和性控胚胎生产技术体系，初步解决了我国奶牛良种快速繁育问题；建立了我国奶牛规范化饲养技术体系，初步实现了我国奶牛养殖从粗放型向集约型转变；建立了优质饲草产业化生产与加工技术体系，部分实现了我国奶业的优质牧草产业化供应；建立了奶牛重大疫病防控和主要疾病防治技术体系，促进了我国奶牛安全、健康养殖目标的实现。实现了新型乳品包装设备的国产化开发，填补了国内该领域的空白；以CLA牛奶和功能配方奶粉为代表的功能乳制品层出不穷；建立了原料奶及乳制品的质量监测技术体系。南方地区夏季奶牛抗热应激综合技术开发成效显著，大型奶牛场智能化管理系统进入示范使用阶段，并初步构建了以企业为主体的奶业技术研发和转化平台，显著提升了奶业企业科技创新能力，形成了奶业科技发展的长效机制。
在生产技术集成示范方面，形成了具有区域特色的各种现代奶业产业化生产模式，完善了“公司＋农户＋基地＋集成技术”的技术推广模式，显著提高了示范区奶业生产水平。示范区70万头奶牛成母牛年平均产奶量由2002年的5000公斤提高到6500公斤，年增长率15%，比全国平均水平高10个百分点；原料奶的细菌总数平均低于20万CFU/ml，大大低于专项实施以前的100万CFU/ml，交售的原料奶中优质率从30%提高到60%以上；扶植示范户10万多户，辐射养殖户达到80多万户，示范区农民每饲养一头奶牛比非示范区多收入1000元以上，促进农民增收累计近60亿元。
截止到2005年底，专项共取得省部级科技成果162项，各级奖励成果31项；开发新技术、新产品、新材料460项。制定颁布实施的国家、行业、地方或企业标准（技术规程）272项，正在申请中的标准（技术规程）68项；申请国家发明和实用新型专利187项，其中获得授权41项。发表论文1254篇（其中SCI收录65篇），共培养博士230人，硕士628人，企业技术骨干5000多人次，高级管理人员1000多人，培训农民10万多人次。
