柠檬汁是强酸。有羧基，又含有羟基，故其具有酸和醇的双重性质;柠檬酸既是是一种重要的有机酸，具有多元酸的性质，可以生成酯、盐和酰胺，但不能生成酸酐;其羧基和羟基也可以和金属离子形成络合物或螯合物;对碳钢有强腐蚀作用，但对不锈钢无腐蚀作用;遇强氧化剂(如高锰酸钾)可被氧化，生成草酸;与氢氧化钾熔融时，分解为草酸及乙酸;遇热可以分解。
柠檬酸既含α-羟基酸，又是β-羟基酸，故它又兼具α-和β-羟基酸的特性，无臭，有很强的酸味，易溶于水和乙醇，不溶于醚、苯和氯仿，其钙盐在冷水中比热水中易溶解，此性质常用来鉴定和分离柠檬酸。
结晶时控适宜的温度可获得无水柠檬酸。对无机鞣具有良好的蒙囿作用。
