El bienestar animal es cada vez más reconocido como un componente fundamental de la producción láctea sostenible, sin embargo, la evaluación objetiva a nivel de rebaño sigue siendo un desafío. Este estudio evaluó si los biomarcadores de la leche pueden servir como indicadores no invasivos del bienestar de las vacas. Se evaluaron treinta y siete granjas lecheras utilizando el protocolo Welfare Quality y varios parámetros de análisis de leche. Como primera línea de resultados, las correlaciones de Spearman revelaron fuertes asociaciones entre los biomarcadores de la leche y los indicadores de bienestar. Por ejemplo, una mayor relación entre grasa y proteína se vinculó a una mejor alimentación, menor prevalencia de hambre y relaciones humanas-animal mejoradas. En contraste, un recuento elevado de células somáticas y un recuento diferencial de células somáticas se asociaron con mastitis, cojera, suciedad y bienestar emocional reducido. Utilizando el Análisis de Componentes Principales (PCA), se identificaron tres dimensiones: salud-higiene, socio-comportamental y estrés metabólico, que explican el 44.7% de la varianza. La agrupación K-means distinguió tres perfiles de rebaño: equilibrio alimentario-metabólico, comportamiento-comodidad y riesgo clínico-higiénico. Estos hallazgos demostraron que los biomarcadores de leche de rutina proporcionan información integrada y no invasiva sobre la salud, el comportamiento y la comodidad del rebaño. Incorporar el análisis de leche de rutina en las evaluaciones de bienestar puede apoyar la detección temprana de problemas, facilitar la toma de decisiones basada en evidencia y promover una gestión láctea sostenible.