在室溫下，檸檬酸為無色半透
明晶體或白色顆?；虬咨Y晶性粉末，無臭、味極酸，在潮濕的空氣中微有潮解性。它可以以無水合物或者一水合物的形式存在：檸檬酸從熱水中結晶時，生成無水合物；在冷水中結晶則生成一水合物。加熱到78 ℃時一水合物會分解得到無水合物。在15攝氏度時，檸檬酸也可在無水乙醇中溶解。

檸檬酸結晶形態因結晶條件不同而不同，有無水檸檬酸C6H8O7也有含結晶水的檸檬酸2C6H8O7.H2O、C6H8O7.H2O或C6H8O7.2H2O。 

從結構上講檸檬酸是一種三羧酸類化合物，并因此而與其他羧酸有相似的物理和化學性質。加熱至175 ℃時
它會分解產生二氧化碳和水，剩余一些白色晶體。檸檬酸是一種較強的有機酸，有3個H+可以電離； 加熱可以分解成多種產物，與酸、堿、甘油等發生反應。