Kwas cytrynowy jest w dużym stopniu rozpuszczalny w wodzie. W wodzie o temperaturze 212 stopni Fahrenheita rozpuszcza się 84% kwasu cytrynowego dodanego do roztworu.
W niższych temperaturach kwas cytrynowy zachowuje wysoką rozpuszczalność. Na przykład w temperaturze 68 stopni Fahrenheita, zbliżonej do normalnej temperatury pokojowej, kwas cytrynowy ma rozpuszczalność w wodzie rzędu 59 procent. Ze względu na wysoką rozpuszczalność kwas cytrynowy jest preferowany w swojej bezwodnej postaci krystalicznej przez przemysł spożywczy, gdzie jest szeroko stosowany do dodawania kwasowości do produktów. Bezwodne kryształy są o wiele bardziej stabilne i mogą być przechowywane do długoterminowego, przemysłowego użytku bez obawy przed stopieniem się kwasu z powodu kontaktu z wilgocią w powietrzu.
