番茄红素吸收率高于α-胡萝卜素和β-胡萝卜素，但也受很多因素的影响。顺式构型比反式构型的番茄红素更易吸收。天然存在的番茄红素绝大部分是全反式构型，而在人体组织中则大部分为顺式构型（>50%），且体内番茄红素顺式构型所占比例并不随食物中番茄红素构型的差异而改变。目前认为，反式构型的番茄红素在吸收之前即大部分在胃肠道变构为顺式构型。食物中的蛋白质－胡萝卜素复合物、大量的可溶性膳食纤维（如果胶） 、结合胆固醇和树脂，以及缺乏铁、锌和蛋白质，患肠道疾病等都可能干扰番茄红素的吸收。热加工可将部分天然番茄红素的反式结构转变为顺式结构，且食物基质中脂类可促进番茄红素的释放，加入油脂热处理后的番茄红素比未加工的番茄红素更易吸收。
不同的人体实验报道，番茄红素的半减期可在2～3天到10～33天之间。番茄红素营养状况一般可通过对血清番茄红素浓度来判断。美国成年人血清番茄红素含量多在0.42～0.47μmol/L之间，但我国与欧美国家膳食结构与番茄红素的摄入量差异较大，目前尚缺乏我国居民血清番茄红素含量的较系统的基础数据，有文献报道对上海市某社区30～92岁的69名成年人血清样品进行测定，番茄红素平均含量约为0.32μg/mL（约0.59μmol/L）。
