柠檬含有维生素C、柠檬酸、膳食纤维、钾、钙等营养成分，还含有少量维生素B族、镁、磷等矿物质以及类黄酮等植物活性物质。
柠檬富含维生素C，每100克柠檬果肉约含22-40毫克维生素C。维生素C具有抗氧化作用，有助于促进胶原蛋白合成，维持皮肤健康，增强免疫力。维生素C还能促进铁的吸收，对预防缺铁性贫血有一定帮助。柠檬中的维生素C含量会随着储存时间延长而逐渐减少，新鲜柠檬的维生素C含量更高。
柠檬酸是柠檬中含量较高的有机酸，约占柠檬汁重量的5％-8％。柠檬酸能促进唾液和胃液分泌，帮助消化，改善食欲。柠檬酸还能与钙结合形成可溶性复合物，促进钙的吸收。此外，柠檬酸还具有抗氧化和抑菌作用，有助于维持体内酸碱平衡。
柠檬含有一定量的膳食纤维，主要存在于果皮和果肉中。膳食纤维有助于促进肠道蠕动，预防便秘，维持肠道健康。柠檬中的膳食纤维还能延缓糖分吸收，有助于控制血糖水平。柠檬皮中的膳食纤维含量比果肉更高，但食用时需注意清洗干净。
柠檬是钾的良好来源，每100克柠檬约含138毫克钾。钾是人体重要的电解质，参与维持正常的心肌功能和血压调节。适量摄入钾有助于平衡体内电解质，预防高血压。钾还能帮助调节体内酸碱平衡，维持神经肌肉的正常功能。
柠檬中含有多种类黄酮化合物，如橙皮苷、柚皮素等。这些植物活性物质具有抗氧化、抗炎作用，有助于清除体内有害自由基，降低氧化应激损伤。类黄酮还能增强血管弹性，改善微循环，对心血管健康有益。柠檬皮中的类黄酮含量比果肉更高。
柠檬营养丰富但酸性较强，建议不要空腹食用，以免刺激胃肠黏膜。可以将柠檬切片泡水饮用，或加入菜肴中调味。柠檬皮也含有丰富营养，但食用前需用盐搓洗去除表面残留物。对柠檬过敏者应避免食用，胃酸过多或胃溃疡患者也应控制摄入量。日常饮食中适量食用柠檬有助于补充多种营养素，但需注意可能对牙齿釉质造成腐蚀，建议饮用柠檬水后及时漱口。
