柠檬水含有维生素C、柠檬酸、钾等营养素，有助于抗氧化、促进消化和维持电解质平衡。
柠檬水中的维生素C是一种强效抗氧化剂，能够中和体内自由基，减少氧化应激对细胞的损伤。维生素C还参与胶原蛋白合成，有助于皮肤修复和伤口愈合。适量摄入维生素C可以增强免疫系统功能，降低感冒概率。对于长期吸烟或处于污染环境中的人群，维生素C的需求量可能增加。
柠檬酸是柠檬水的主要有机酸成分，能够刺激唾液和胃酸分泌，帮助分解食物中的蛋白质。柠檬酸还可以与钙结合形成可溶性复合物，促进钙的吸收利用。对于消化不良或食欲不振的人群，适量饮用柠檬水可能改善胃肠功能。柠檬酸的酸性环境也能抑制部分细菌生长。
柠檬水中含有少量钾元素，这种矿物质对维持正常心跳节律和肌肉收缩有重要作用。钾能与钠共同调节体内水分平衡，帮助缓解水肿症状。对于高血压患者，适量补钾有助于抵消高钠饮食的不良影响。运动后饮用柠檬水可以补充随汗液流失的电解质。
柠檬皮中的橙皮苷等类黄酮物质具有抗炎和改善微循环的作用。这些植物化合物能够增强毛细血管弹性，减少血管渗透性。类黄酮还可能通过调节脂质代谢帮助降低低密度脂蛋白胆固醇水平。连皮制作的柠檬水可能获得更多这类活性成分。
带果肉柠檬水含有少量果胶类膳食纤维，这种可溶性纤维能够延缓胃排空速度，增加饱腹感。膳食纤维可以作为益生元促进肠道有益菌群增殖，改善肠道微生态环境。对于便秘人群，适量摄入膳食纤维有助于软化粪便，刺激肠蠕动。
饮用柠檬水时建议使用新鲜柠檬现泡，避免高温长时间浸泡以保留营养素。每日饮用1-2杯为宜，过量可能损伤牙釉质。胃酸过多或胃溃疡患者应稀释后少量饮用，饮用后及时漱口。可将柠檬水与温水调配，避免冰镇刺激胃肠。长期饮用需注意均衡饮食，不可替代日常饮水需求。
