柠檬水具有补充维生素C、促进消化、辅助抗氧化等功效，其营养成分主要包括柠檬酸、维生素C、钾等矿物质。
柠檬富含维生素C，每100克柠檬汁约含22毫克维生素C。维生素C有助于促进胶原蛋白合成，维持皮肤弹性，同时能增强免疫力。对于日常饮食中缺乏新鲜水果蔬菜的人群，适量饮用柠檬水可帮助弥补维生素C摄入不足。但需注意维生素C遇热易分解，建议用温水冲泡以保留更多营养。
柠檬水中含有的柠檬酸能刺激唾液和胃酸分泌，帮助分解食物中的蛋白质。餐前饮用少量柠檬水可改善食欲不振，餐后饮用则能缓解油腻感。胃肠功能较弱者应避免空腹饮用，可将柠檬水稀释后少量多次饮用。
柠檬中的多酚类物质和维生素C具有抗氧化作用，能中和体内自由基。长期适量饮用柠檬水可能有助于延缓细胞氧化损伤，但抗氧化效果有限，不能替代药物治疗。建议搭配其他深色蔬果共同摄入以增强效果。
柠檬含有钾、钙、镁等矿物质，其中钾元素含量较为突出。钾离子参与维持电解质平衡和心肌正常功能，运动后饮用柠檬水有助于补充随汗液流失的电解质。肾功能异常者需控制摄入量，避免加重肾脏负担。
虽然柠檬口感酸涩，但其代谢产物呈碱性，适量饮用有助于维持体液酸碱平衡。对于长期高蛋白饮食或尿酸偏高的人群，柠檬水可能帮助碱化尿液。但严重酸碱失衡需就医治疗，不能依赖饮食调节。
饮用柠檬水时建议选择新鲜柠檬切片冲泡，避免使用浓缩柠檬汁制品。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减少饮用，糖尿病患者需注意不加糖。冲泡时可搭配薄荷叶或少量蜂蜜增加风味，但不宜与牛奶同饮以免影响蛋白质吸收。长期饮用者建议使用吸管并及时漱口，减少对牙齿的酸蚀作用。
