Nesse processo não ocorre mistura do leite com o agente térmico. A troca de calor é realizada em placas ou pasteurizadores tubulares.

O leite é preaquecido no trocador de placas a 65 ºC a 75 ºC, depois passa por um homogeneizador antes de, finalmente, chegar à sessão de esterilização a 140 ºC a 150 ºC para então ser resfriado.

No sistema indireto, o leite demora mais para atingir a temperatura desejada, com maior desnaturação proteica, intensificação do escurecimento causado pela reação de Maillard; ainda, a concentração de oxigênio tende a ser maior, predispondo a maior oxidação lipídica e consequente rancificação do produto.

O leite cru e o pasteurizado apresentam uma diferença de coloração em virtude da homogeneização, pois a pasteurização por si só não tem efeito significativo nesse aspecto.

O tratamento promove, também, o desenvolvimento de sabor de leite cozido, por causa da desnaturação de proteínas do soro, que formam sulfetos de hidrogênio, além da formação de lactonas e metilcetonas a partir das proteínas.