柠檬根系实际是砧木的根系，是由砧木种子的胚根发育而成的，包括主根、侧根、须根以及附着于须根上的菌根等，按根系生长方位的不同，又有垂直根和水平根之分。其生长发育直接影响树体生长结果，垂直根系旺长，会使植株地上部徒长，水平根系发育良好，分生须根多，能使柠檬幼树提早结果。
柠檬根系生长特性有：
一是柠檬砧木根系的分布状况，因砧穗组合、繁殖方式、树龄大小、土层深松肥沃程度、地下水位高低和栽培技术的不同而异。一般柠檬园较疏松肥沃的土壤，又经30～80厘米深土层扩穴改土的，根群多分布在表土以下10～40厘米深的土层中。地下水位高或底土瘦瘠硬实，根群分布就浅，主要根系只分布在表土下5～30厘米深的土层中。若土层特别深厚、疏松与肥沃，根系深度可达60厘米以下。水平根的分布范围，通常相当于冠幅的2～3倍，近地面处的分布范围最广，越向下，伸展范围越小，因此，整个根系呈倒圆锥形。
二是柠檬根系同其他柑橘类果树一样，有衰亡后再生的能力，主要表现在根系受伤后能很快恢复。
三是柠檬在土温10℃以上时根系开始生长，一年之内有几次生长高峰，与枝梢生长交替进行，一般出现在地上部新梢自剪及下次新梢生长前。春梢大量生长时，根系生长即开始变弱，大量春梢转绿后，根系生长又开始活跃，至夏梢发生前达到生长高峰，以后秋梢大量发生前和转绿后又出现根的生长高峰。
柠檬菌根生长在须根的先端，由一层白色绒毛状的真菌菌丝所包被，称“菌帽”，是典型的外生共生菌根。真菌从柠檬树获得有机营养，菌丝能分泌有机酸，使土中的无机盐养料得以溶解，有利于根系的吸收利用。
