O que diferencia um do outro é o tipo de tratamento térmico ao qual o leite é submetido. Na pasteurização são empregadas temperaturas mais brandas, inferiores a 100°C. Existem duas modalidades de pasteurização, a lenta e a rápida.
• pasteurização lenta: a temperatura utilizada varia de 62°C a 68˚C durante um intervalo de tempo prolongado de aproximadamente 30 minutos. É aplicada através de sistemas descontínuos adequados para pequenas quantidades de leite. É realizada em tanques de parede dupla providos de agitador e termômetro. Pela parede dupla circulam o fluido aquecedor e refrigerador.
• pasteurização rápida: a temperatura utilizada varia de 72° a 75˚C durante 15 a 20 segundos. Esta temperatura é suficiente para matar a maior parte dos microrganismos, mas não desnatura as proteínas do leite, que mantém o seu sabor e características fundamentalmente inalteradas. É realizada em sistema de fluxo contínuo com trocadores de calor de placas. É apropriada para maiores volumes de produção.
O leite UHT (Longa Vida), uma abreviação do inglês "ultra-high temperature", também conhecido como "leite de caixinha", é obtido através do tratamento com temperaturas entre 130˚C e 150˚C, durante 3 a 5 segundos. Este tipo de tratamento térmico é eficaz para uma conservação mais duradoura, pois promove a destruição de praticamente todos os microrganismos viáveis presentes no leite. Enquanto a vida de prateleira de um leite pasteurizado é de 3 a 5 dias, a de um leite UHT é de 4 meses em média.
O processo UHT apresenta um custo de produção mais levado em relação à pasteurização e maior complexidade da planta de produção (equipamentos, tubulações, materiais de embalagem, etc). Pelo processamento UHT, o leite sofre suaves alterações na coloração devido a caramelização parcial da lactose e ocorre maior retenção das substâncias aromáticas naturais do leite, o que explica o cheiro mais intenso. Ocorre também desnaturação parcial da maioria das proteínas e inativação de vitaminas, porém os benefícios do processamento UHT, referentes ao aumento da estabilidade do produto e possibilidade de armazenamento em temperatura ambiente garantiram a consolidação deste produto no mercado e adesão da grande maioria dos consumidores.