Además de las normas estándar de pasteurización HTST y UHT, existen otras técnicas de pasteurización menos conocidas. La primera técnica, llamada "pasteurización por lotes", consiste en calentar grandes lotes de leche a una temperatura más baja, normalmente 68 °C (154 °F). La otra técnica se denomina "de mayor calor y menor tiempo" (HHST), y se sitúa en algún punto entre la HTST y la UHT en términos de tiempo y temperatura. La pasteurización provoca una desnaturalización irreversible y otra temporal de las proteínas de la leche.
En la mayoría de las legislaciones, la doble pasteurización no está permitida. A veces se realiza un tratamiento térmico a una temperatura más baja o durante un tiempo más corto. Posiblemente, este tipo de leche podría llamarse "leche cruda" o, de forma confusa, "leche no pasteurizada". No puede llamarse "pasteurizada", aunque durante el proceso se destruya un número importante de patógenos.
En los últimos años, ha habido cierto interés de los consumidores por los productos de leche cruda, debido a los beneficios percibidos para la salud. Los defensores de la leche cruda sostienen, con razón, que algunos componentes sobreviven en la leche que no ha sido pasteurizada. En concreto, la leche cruda contiene inmunoglobulinas y las enzimas lipasa y fosfatasa, que son inactivadas por el calor. La leche cruda también contiene vitamina B6, de la que puede perderse hasta un 20% con el tratamiento térmico. También se afirma que contiene bacterias beneficiosas que ayudan a la digestión y refuerzan la inmunidad.
La distribución comercial de leche cruda envasada no está permitida en la mayoría de los estados de Estados Unidos.
Algunos médicos (y algunos defensores de la leche cruda) reconocen que ciertas personas no deben tomar leche cruda, entre ellas las madres embarazadas o en periodo de lactancia, las que están sometidas a un tratamiento de inmunosupresión por cáncer, trasplante de órganos o enfermedades autoinmunes, y las que están inmunocomprometidas debido a condiciones médicas como el SIDA.
De hecho, algunos médicos sugieren que los bebés y las madres lactantes eviten todos los productos lácteos excepto los pasteurizados UHT.
En África, es habitual hervir la leche cada vez que se recoge. Este intenso calentamiento cambia en gran medida el sabor de la leche, al que los habitantes de África están acostumbrados.