Vacas têm sistemas digestivos semelhantes a outros animais, exceto pelo estômago. Embora tudo passe por esôfago, estômago, intestinos delgado e grosso, o estômago da vaca é órgão complicado, dividido em quatro compartimentos separados: rúmen, retículo, omaso e abomaso, cada um com funções diferentes.
O rúmen é o maior dos quatro compartimentos estomacais. Pode conter até 95 litros de alimento, dependendo do tamanho da vaca. Fica no lado esquerdo e é dividido em múltiplos sacos. É onde os ácidos graxos dos alimentos são absorvidos pelo estômago.
Esta parte do estômago é semelhante a uma bolsa. Fica na parte frontal. Na realidade, não é totalmente separada do rúmen. É onde todo alimento pesado ou denso cai e os nutrientes são absorvidos. Também é onde objetos estranhos ingeridos pela vaca serão absorvidos pelo corpo, podendo causar infecções fatais.
Chamado omaso ou "muitos dobras". Contém multitude de estruturas finas, semelhantes a folhas. Age absorvendo água do material digerido (quimo) e "seca" o alimento usando as folhas. Também absorve outros nutrientes úteis do quimo.
Muitas vezes chamado de "estômago verdadeiro" da vaca. É o único com revestimento glandular, tornando-o mais próximo do estômago de mamíferos comuns. É a parte que usa vários químicos para quebrar o alimento para passagem mais fácil.
Além do estômago, o alimento digerido passa pelos intestinos. Funciona similar aos intestinos de animal não ruminante. O intestino delgado absorve nutrientes que o estômago não absorveu anteriormente. Conecta-se ao intestino grosso através do ceco, que quebra alimento ainda grande demais para passar.