Các chất làm ngọt được sử dụng trong kem bao gồm sucrose, xi-rô tinh bột, glucose, fructose, cyclamate, aspartame (APM), v.v. Những chất làm ngọt khác nhau này có độ ngọt và đặc tính chức năng khác nhau, có tác động cực kỳ quan trọng đến màu sắc, mùi thơm, mùi vị, hình dạng, kết cấu và bảo quản sản phẩm. Các chất làm ngọt khác nhau có sự khác nhau về độ ngọt và các đặc tính khác, điều này cũng ảnh hưởng đến ứng dụng của chúng, nhưng không có tiêu chuẩn khoa học nào để so sánh. Đây là vấn đề về vị giác và cảm giác thần kinh. Mọi người thích vị ngọt của sucrose và thường sử dụng sucrose làm tiêu chuẩn để chỉ ra sự khác biệt về tính chất tương đối. Giả sử độ ngọt của sucrose là 100 thì độ ngọt của glucose thấp nhất là 70. Fructose là chất ngọt nhất trong các loại đường tự nhiên và đồng phân ngọt nhất của nó là -hexanefructose là 180. Tuy nhiên, trong dung dịch nước, fructose tồn tại ở trạng thái cân bằng gồm năm đồng phân: hai đồng phân vòng năm vòng và một cấu trúc chuỗi-mở. Đồng phân sáu vòng -của fructose kết tinh có độ ngọt cao nhất, nhưng trong dung dịch nước, nó biến đổi thành các đồng phân khác có độ ngọt thấp hơn, do đó làm giảm vị ngọt. Do đó, tài liệu liệt kê độ ngọt của fructose là 120{15}}150, điều này không nhất quán vì sự chuyển đổi giữa các chất đồng phân diễn ra nhanh hơn ở nhiệt độ cao hơn. Glucose tồn tại trong dung dịch nước dưới dạng hai đồng phân tuần hoàn và cấu trúc chuỗi mở. Sucrose tồn tại trong dung dịch nước chỉ có một cấu trúc.
Chất ngọt chỉ tiếp xúc với vị giác ở trạng thái hòa tan, tạo ra cảm giác ngọt ngào, nhanh chóng đạt đến độ ngọt đỉnh cao rồi nhanh chóng biến mất. Khi ngậm đồ uống lạnh vào miệng, một phần sẽ tan trong nước bọt, tạo ra vị ngọt; sau khi phần này biến mất, phần khác hòa tan, do đó cho phép cảm nhận được vị ngọt trong thời gian dài hơn. Tính chất ngọt này khác nhau giữa các chất làm ngọt khác nhau. Khi sucrose tiếp xúc với các chồi vị giác sẽ tạo ra độ ngọt cao trong vòng một giây, đạt đến đỉnh điểm rồi giảm dần, biến mất sau khoảng 30 giây. Khi fructose tiếp xúc với vị giác, cảm giác ngọt được cảm nhận nhanh hơn so với sucrose, nhanh chóng đạt đến đỉnh điểm, sau đó giảm dần và biến mất cũng nhanh chóng. Cả hai đều ngọt, nhưng độ ngọt của chúng khác nhau; vị ngọt của fructose gần với vị ngọt của trái cây hơn. Sự tăng giảm nhanh chóng độ ngọt của fructose là một lợi thế trong một số ứng dụng, cho phép các hương liệu khác phát huy tác dụng dễ dàng hơn mà không bị che lấp, và trong một số trường hợp, giảm lượng hương liệu đắt tiền được thêm vào trong khi vẫn đạt được kết quả tốt. Khi glucose tiếp xúc với các nụ vị giác, cảm giác ngọt tương tự như sucrose, nhưng tăng chậm hơn, đạt đỉnh thấp hơn, sau đó giảm dần và biến mất chậm hơn. Dung dịch glucose có tính thu nhiệt, tạo ra cảm giác mát lạnh, đây là đặc tính mong muốn trong một số ứng dụng; ví dụ, một số chất làm ngọt cũng chứa bạc hà để tạo tác dụng làm mát. Glucose được sử dụng trong kẹo cao su; mỗi gam glucose hòa tan trong nước hấp thụ 25,2 calo nhiệt, cao nhất trong các loại đường.
Hiện nay, sucrose là chất làm ngọt được sử dụng phổ biến nhất, thường được sử dụng ở mức 15%–16%. Sucrose mang lại cho sản phẩm kết cấu mịn và là chất làm ngọt-chất lượng cao, rẻ tiền. Lượng sucrose được sử dụng có thể làm giảm điểm đóng băng của hỗn hợp kem. Do đặc tính chống kết tinh-và vị ngọt dịu hơn của xi-rô tinh bột, nó thường được sử dụng để thay thế một phần sucrose ở nước ngoài và phương pháp này hiện được các nhà sản xuất kem trong nước áp dụng rộng rãi. Vì xi-rô tinh bột có điểm đóng băng thấp hơn sucrose nên không nên sử dụng quá nhiều; nói chung, thay thế khoảng 1/4 lượng sucrose là lý tưởng. Trong trường hợp này, 1,5 kg xi-rô tinh bột có thể thay thế khoảng 1 kg đường sucrose. Sử dụng cả sucrose và xi-rô tinh bột cùng nhau sẽ mang lại kết cấu tốt hơn cho kem và giúp ngăn ngừa sự suy giảm chất lượng trong quá trình bảo quản và vận chuyển. Vị ngọt cũng bị ảnh hưởng bởi loại và số lượng các thành phần khác. Hầu hết các loại kem sorbet, sherbet hoặc kem trái cây có chứa nước ép trái cây đều có vị chua làm giảm độ ngọt nên cần bổ sung thêm chất làm ngọt. Đối với sản phẩm chứa cacao hoặc siro ngọt, có vị đắng đậm thì nên tăng lượng sucrose từ 2% đến 3% so với kem thông thường. Hơn nữa, thực tế đã chỉ ra rằng thêm 0,5% muối (dựa trên hàm lượng đường) vào dung dịch đường 20% sẽ tạo ra vị ngọt mạnh nhất. Đối với chất rắn sữa không béo, muối, với lượng nhỏ, có thể làm tăng vị ngọt, trong khi lượng lớn sẽ làm vị ngọt yếu đi. Để cải thiện hương vị, tăng sự đa dạng hoặc giảm chi phí, nhiều chất làm ngọt như mật ong, saccharin, cyclamate, meringue, stevia và aspartame được sử dụng kết hợp. Đường chiếm khoảng một nửa tổng lượng chất rắn trong thành phần kem, bao gồm cả lactose từ sữa. Là chất làm ngọt, đường ảnh hưởng đến độ đặc của pha liên tục và ở một mức độ nào đó, ảnh hưởng đến kích thước của tinh thể đá và sự kết tinh của đường sữa trong kem đông lạnh.