番茄紅素吸收率高于α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素，但也受很多因素的影響。順式構型比反式構型的番茄紅素更易吸收。天然存在的番茄紅素絕大部分是全反式構型，而在人體組織中則大部分為順式構型（>50%），且體內番茄紅素順式構型所占比例并不隨食物中番茄紅素構型的差異而改變。目前認為，反式構型的番茄紅素在吸收之前即大部分在胃腸道變構為順式構型。食物中的蛋白質－胡蘿卜素復合物、大量的可溶性膳食纖維（如果膠） 、結合膽固醇和樹脂，以及缺乏鐵、鋅和蛋白質，患腸道疾病等都可能干擾番茄紅素的吸收。熱加工可將部分天然番茄紅素的反式結構轉變為順式結構，且食物基質中脂類可促進番茄紅素的釋放，加入油脂熱處理后的番茄紅素比未加工的番茄紅素更易吸收。 [2]
不同的人體實驗報道，番茄紅素的半減期可在2～3天到10～33天之間。番茄紅素營養狀況一般可通過對血清番茄紅素濃度來判斷。美國成年人血清番茄紅素含量多在0.42～0.47μmol/L之間，但我國與歐美國家膳食結構與番茄紅素的攝入量差異較大，目前尚缺乏我國居民血清番茄紅素含量的較系統的基礎數據，有文獻報道對上海市某社區30～92歲的69名成年人血清樣品進行測定，番茄紅素平均含量約為0.32μg/mL（約0.59μmol/L）。