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柠檬酸（英语：Citric Acid、法语：Acide citrique），化学式为C6H8O7，是一种中强度有机酸，它包括3个羧基（R-COOH）基团。柠檬酸是自然在柑橘类水果中产生的一种天然防腐剂，也是食物和饮料中的酸味添加剂。在生物化学中，它是柠檬酸循环的重要中间产物，因此在几乎所有生物的代谢中起到重要作用。此外，它也是一种对环境无害的清洁剂。
很多种水果和蔬菜，尤其是柑橘属的水果中都含有较多的柠檬酸，特别是柠檬和青柠——它们含有大量柠檬酸，在干燥之后，含量可达8%（在果汁中的含量大约为47g/L）。在柑橘属水果中，柠檬酸的含量介于橙和葡萄柚的0.005mol/L和柠檬和青柠的0.30mol/L之间。这个含量随着不同的栽培品种和植物的生长情况而有所变化。“枸橼酸”命名自柑橘属的一种水果“枸橼”（Citrus medica）。
在室温下，柠檬酸是一种白色晶体粉末。它可以以无水合物或者一水合物的形式存在。柠檬酸从热水中结晶时，生成无水合物；在冷水中结晶则生成一水合物。加热到78°C时一水合物会分解得到无水合物。在15摄氏度时，柠檬酸也可在无水乙醇中溶解。
从结构上讲柠檬酸是一种三羧酸类化合物，并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质。加热至175°C时它会分解产生二氧化碳和水，剩余一些白色晶体。
柠檬酸是生理学中将脂肪、蛋白质和糖转化为二氧化碳的过程中的重要化合物。
这些化学反应是几乎所有代谢的核心反应，并且为高等生物提供能量。汉斯·阿道夫·克雷布斯因为发现这一系列反应获得了1953年诺贝尔生理学或医学奖。这一系列反应称作“柠檬酸循环”、“三羧酸循环”或“克氏循环”。
美国食品药品管理局 (FDA)声明，柠檬酸通常认为是一种安全 (GRAS) 的直接食品添加剂。
自 1919 年以来，全世界大约 99%的柠檬酸来自曲霉菌真菌，即我们熟知的黑色霉菌。黑色霉菌可有效将糖转换成柠檬酸及其发酵品，FDA 根据其《联邦食品、药品和化妆品法案》通常认为其是安全的。
由于过量的柠檬酸可能导致牙釉质随着时间的流逝而溶解，美国大众牙医学会指出，含柠檬酸的食物应适量食用，建议在食用含柠檬酸的食物和饮料后冲洗口腔。另一种选择是在饮用含柠檬酸的饮料时使用吸管。当食用含柠檬酸的食物时，饮水和少食酸性食物（例如坚果、香蕉和奶酪）也是有益的。