Dondurmada kullanılan tatlandırıcılar arasında sükroz, nişasta şurubu, glikoz, fruktoz, siklamat, aspartam (APM) vb. yer alır. Bu farklı tatlandırıcılar, ürünün rengi, aroması, tadı, şekli, dokusu ve korunması üzerinde son derece önemli bir etkiye sahip olan farklı tatlılık ve fonksiyonel özelliklere sahiptir. Farklı tatlandırıcıların tatlılık ve diğer özellikleri bakımından farklılıkları vardır ve bu da uygulamalarını etkiler, ancak karşılaştırma için bilimsel bir standart yoktur. Bu bir tat ve sinir hissi meselesidir. İnsanlar sakkarozun tatlılığını severler ve genellikle göreceli özelliklerdeki farkı belirtmek için standart olarak sakkaroz kullanırlar. Sakkarozun tatlılığının 100 olduğunu varsayarsak, glikozun tatlılığı en düşük 70 seviyesinde olur. Fruktoz doğal şekerlerin en tatlısıdır ve en tatlı izomeri -heksanefruktoz 180'dir. Ancak sulu çözeltide fruktoz beş izomerden oluşan dengeli bir durumda bulunur: iki pentasiklik izomer ve bir açık-zincir yapısı. Kristal fruktozun -heksasiklik izomeri en yüksek tatlılığa sahiptir, ancak sulu çözeltide tatlılığı daha düşük olan diğer izomerlere dönüşerek tatlılığını azaltır. Bu nedenle literatürde fruktoz tatlılığı 120-150 olarak listelenmektedir; bu tutarsızdır çünkü izomerler arasındaki dönüşüm daha yüksek sıcaklıklarda daha hızlıdır. Glikoz sulu çözeltide iki siklik izomer ve açık zincirli bir yapı halinde bulunur. Sükroz sulu çözeltide tek bir yapı olarak bulunur.
Tatlandırıcılar tat tomurcuklarıyla yalnızca çözünmüş halde temasa geçerek tatlı bir his yaratır, tatlılığın zirvesine hızla ulaşır ve ardından hızla kaybolur. Soğuk bir içecek ağza tutulduğunda bir kısmı tükürükte çözünerek tatlılık verir; bu kaybolduktan sonra diğer kısım eriyerek tatlılığın daha uzun süre hissedilmesini sağlar. Tatlılığın bu doğası farklı tatlandırıcılar arasında farklılık gösterir. Sakkaroz tat alma tomurcuklarıyla temas ettiğinde, bir saniye içinde yüksek seviyede tatlılık üretir, zirveye ulaşır ve ardından azalarak yaklaşık 30 saniye sonra kaybolur. Fruktoz tat alma tomurcuklarıyla temas ettiğinde tatlılık hissi sakkarozdan daha hızlı algılanır, hızla zirveye ulaşır, ardından aynı hızla azalarak kaybolur. İkisi de tatlıdır ama tatlılıkları farklıdır; fruktozun tatlılığı meyveye daha yakındır. Fruktozun tatlılığının bu hızlı yükselişi ve düşüşü bazı uygulamalarda bir avantajdır; diğer tatlandırıcıların maskelenmeden daha kolay etki göstermesine olanak tanır ve bazı durumlarda yine de iyi sonuçlar elde ederken eklenen pahalı tatlandırıcıların miktarını azaltır. Glikoz tat tomurcuklarıyla temas ettiğinde tatlılık hissi sakkarozunkine benzer, ancak daha yavaş yükselir, daha düşük bir zirveye ulaşır, sonra azalarak daha yavaş bir şekilde kaybolur. Glikoz çözeltileri endotermiktir ve bazı uygulamalarda arzu edilen bir özellik olan bir soğuma hissi üretir; örneğin bazı tatlandırıcılar serinletici bir etki yaratmak için nane de içerir. Glikoz sakızda kullanılır; Suda çözünen her bir gram glikoz, şekerler arasında en yüksek olan 25,2 kalorilik ısıyı emer.
Şu anda en yaygın kullanılan tatlandırıcı sakarozdur ve genellikle %15-16 oranında kullanılır. Sükroz, ürünlere güzel bir doku kazandırır ve yüksek-kaliteli, ucuz bir tatlandırıcıdır. Kullanılan sakaroz miktarı, dondurma karışımının donma noktasını düşürebilir. Nişasta şurubunun anti-özellikleri ve daha hafif tatlılığı göz önüne alındığında, yurtdışında çoğunlukla sakkarozun bir kısmını değiştirmek için kullanılır ve bu uygulama artık yerli dondurma üreticileri tarafından geniş çapta benimsenmektedir. Nişasta şurubunun donma noktası sakkarozdan daha düşük olduğundan aşırı miktarda kullanılmamalıdır; genellikle sakkarozun yaklaşık 1/4'ünün değiştirilmesi idealdir. Bu durumda 1,5 kg nişasta şurubu yaklaşık 1 kg sakkarozun yerini alabilir. Sakkaroz ve nişasta şurubunun birlikte kullanılması, dondurmanın daha iyi bir dokuya sahip olmasını sağlar ve depolama ve taşıma sırasında kalite bozulmasını önlemeye yardımcı olur. Tatlılık ayrıca diğer bileşenlerin türü ve miktarından da etkilenir. Meyve suyu içeren şerbet, şerbet veya meyveli dondurmaların çoğu, tatlılığı azaltan ekşi bir tada sahiptir ve bu nedenle tatlandırıcıların eklenmesini gerektirir. Güçlü acı bir tada sahip olan kakao veya tatlı şurup içeren ürünler için sakaroz miktarının normal dondurmaya göre %2 ila %3 oranında arttırılması tavsiye edilir. Ayrıca uygulama, %20'lik bir şeker çözeltisine %0,5 tuz (şeker içeriğine bağlı olarak) eklemenin en güçlü tatlılığı ürettiğini göstermiştir. Yağsız süt katıları için, küçük miktarlardaki tuzlar tatlılığı artırabilir, büyük miktarlar ise onu zayıflatabilir. Lezzeti iyileştirmek, çeşitliliği arttırmak veya maliyetleri azaltmak için bal, sakarin, siklamat, beze, stevia ve aspartam gibi birçok tatlandırıcı bir arada kullanılır. Şeker, sütteki laktoz da dahil olmak üzere, dondurma içeriğindeki toplam katı maddenin yaklaşık yarısını oluşturur. Bir tatlandırıcı olarak şeker, sürekli fazın kıvamını etkiler ve bir dereceye kadar donmuş dondurmadaki buz kristallerinin boyutunu ve laktozun kristalleşmesini etkiler.