Der Zitronenfalter kommt in Lebensräumen mit Gehölzen vor. Er nutzt als Nektarpflanzen u. a. die Acker-Kratzdistel und den Sommerflieder. Zitronenfalter überwintern als Falter. Sie setzen sich beispielsweise auf Grashalme oder efeubedeckte Mauern und verfallen in eine Winterstarre. Im Frühjahr gehören sie zu den ersten Faltern, die wir als Frühjahrsboten zu Gesicht bekommen.
Mit einer Lebensspanne von etwa 10 Monaten gehören die Zitronenfalter zu den langlebigsten Faltern in Mitteleuropa. Im Herbst kann man sie dann in Form von einer zweiten Generation nochmals fliegen sehen.