柠檬成熟时通常呈现亮黄色，未完全成熟时可能带有绿色斑块或整体偏青绿色。柠檬的颜色变化主要与成熟度、光照条件和品种差异有关。
成熟的柠檬表皮富含类胡萝卜素，在阳光充足环境下会逐渐降解叶绿素，使黄色色素显现。商业种植的柠檬多在完全变黄前采摘，经后熟处理达到标准色泽。部分特殊品种如青柠则始终维持绿色，与普通黄柠檬属于不同亚种。
少数情况下柠檬可能呈现异常色泽。长期低温环境可能延缓褪绿过程，导致黄绿相间；储存不当会产生局部褐变；某些病害感染会造成表皮出现灰褐色病斑。这些非典型颜色通常伴随质地或风味改变，不建议食用。
日常挑选柠檬时可观察颜色均匀度，优质柠檬应色泽鲜亮无暗沉。表皮颜色与果肉酸度无直接关联，但完全黄化的柠檬香气更浓郁。储存时建议用透气的保鲜袋包裹冷藏，避免与其他释放乙烯的水果接触加速变色。柠檬皮中的柠檬烯等活性成分易氧化，切开后应尽快使用。