柠檬酸钠抗凝的机制，主要是利用柠檬酸钠与血液中的钙离子结合，影响血液中凝血因子的功能，从而达到抗凝作用。由于柠檬酸钠的抗凝作用，其在临床应用广泛。
柠檬酸钠可以与血液中的钙离子结合而形成螯合物，而钙离子可以参与血液凝固的多个环节。通过加入柠檬酸钠，可以使钙离子失去凝血活性，使凝血因子的功能下降，从而达到抗凝作用。
由于柠檬酸钠的毒性较小，少量的柠檬酸钠进入血液不至于对人体造成危害，因此，临床上常用柠檬酸钠作为血液制品的抗凝剂，如处理输血时所使用的血液，或用于血液检验时的抗凝血处理，也可以作为血液保养液。
柠檬酸钠仅可作为体外的抗凝血药物，不可作为体内用药。如果患者存在高凝状态，或需要进行抗血小板、抗凝治疗，需要遵医嘱使用其他药物，如阿司匹林肠溶片、氯吡格雷片等。
在大量输注含有柠檬酸钠的血制品时，为避免柠檬酸钠与血液中的钙离子大量结合而导致低钙血症，需要给患者适当注射钙剂，但钙剂需要单独注射，不可与血液制品共同注射，以免发生凝血。