Ở nhiệt độ phòng, axit citric là chất bột kết tinh màu trắng. Nó có thể tồn tại dưới dạng khan (không chứa nước) hay dưới dạng ngậm một phân tử nước (monohydrat). Dạng khan kết tinh từ nước nóng, trong khi dạng monohydrat hình thành khi axit citric kết tinh từ nước lạnh. Dạng monohydrat có thể chuyển hóa thành dạng khan khi nung nóng tới trên 74 °C. Axit citric cũng hòa tan trong etanol khan tuyệt đối (76 phần axit citric trên mỗi 100 phần etanol) ở 15 °C.

Về cấu trúc hóa học, axit citric chia sẻ các tính chất của các axit cacboxylic khác. Khi bị nung nóng trên 175 °C, nó bị phân hủy để giải phóng đioxit cacbon và nước.