柠檬是否变质可通过观察颜色变化、质地软烂、霉斑出现、异味产生以及汁液浑浊等特征判断。新鲜柠檬表皮应呈亮黄色或青黄色，质地紧实无凹陷，无霉斑且散发清新果香。
正常柠檬表皮为均匀的亮黄色或青黄色，若出现大面积发黑、褐变或局部暗沉，通常表明已开始腐败。部分柠檬因低温储存可能出现轻微冻伤斑块，但若伴随其他变质特征则不建议食用。柑橘类水果表皮含丰富挥发油，氧化后颜色会逐渐加深。
新鲜柠檬按压时应有弹性且质地坚硬，若果皮出现明显皱缩、按压后无法回弹或局部渗水，说明细胞结构已被破坏。尤其果蒂部位若变软发黏，往往意味着内部已滋生微生物。切开后果肉呈透明水渍状也属于变质表现。
表皮出现白色绒毛状或绿色粉状霉斑是典型变质标志，霉菌可能已渗透至果肉内部。即使切除霉变部分，菌丝毒素也可能扩散至整颗果实。储存时与其他腐烂水果接触过的柠檬更易交叉污染。
正常柠檬具有清新柑橘香气，若散发酸腐味、酒精味或霉味，说明已发生微生物发酵。常温存放时间过长的柠檬，其内部糖分可能转化为乙醇，切开后会有明显刺鼻气味。
新鲜柠檬汁液透明微浊，变质后汁液可能呈现絮状沉淀或乳白色分层。榨汁前可将柠檬切开观察囊瓣状态，若果肉纤维分离并渗出粘液，则表明已不适合食用。
储存柠檬时可先用干燥纸巾包裹后放入保鲜袋，置于冰箱蔬果格能延长保鲜期。已切开的柠檬需用保鲜膜密封切口，避免氧化和水分流失。日常选购时注意挑选表皮光滑、重量沉甸的果实，表面有蜡质感的柠檬通常更新鲜。若发现柠檬轻微脱水但无霉变，可切片晒干制作柠檬干片用于泡水。食用前建议用食盐搓洗表皮去除可能残留的保鲜剂。
