Van de verse of gedroogde bladeren kan 'thee' worden getrokken. Citroenmelisse wordt gebruikt als smaakmaker bij visgerechten, soepen, sauzen en omeletten.
Zowel in thee- als in tinctuurvorm wordt aan citroenmelisse een anti-stress- en anti-slapeloosheidseffect toegeschreven.
De geur van de plant trekt bijen aan. Imkers gebruiken daarom het blad wel om bijenkorven mee in te wrijven.
Citroenmelisse is een veel gebruikt middel om beten van steekmuggen te voorkomen. Deze muggen beschikken over een sterke reukzin. Ze kunnen prooien eenvoudig lokaliseren met receptoren die uitgeademde lucht (CO2) en de geur van zweet waarnemen. De geur van citroenmelisse verstoort de werking daarvan waardoor een mug geen prooi meer kan vinden.