L(+)-Weinsäure bildet farblose Kristalle nach dem monoklinen Kristallsystem. Das im Handel erhältliche kristalline Pulver erscheint weiß, es schmeckt stark sauer. Die Kristalle lösen sich sehr gut im Wasser. Sie sind auch in vielen Alkoholen gut löslich.



Weinsäure ist eine relativ starke organische Säure. In der Natur kommt überwiegend die L(+)-Weinsäure vor. Es existieren zwei Enantiomere mit Spiegelbild-Isomerie: die L(+)-Weinsäure und die D(-)-Weinsäure. Die Meso-Weinsäure ist nur ein Diastereomer, weil sie sich nicht wie ein Spiegelbild zu den beiden anderen verhält.

Das Racemat, das Gemisch aus L(+)-Weinsäure und D(-)-Weinsäure wird als Traubensäure bezeichnet. Es kommt wie die Meso-Weinsäure in der Natur nicht vor, kann aber künstlich hergestellt werden.   

Beim vorsichtigen Erhitzen von L(+)-Weinsäure bilden sich Anhydride. Bei weiterem Erhitzen tritt unter Karamelgeruch Verkohlung ein. Die Salze der Weinsäure werden Tartrate genannt. Ist nur ein Wasserstoff-Atom einer Carboxy-Gruppe durch ein Metall-Atom ersetzt, handelt es sich um Hydrogentartrate. Kaliumnatriumtartrat wird als Zusatzstoff in Lebensmitteln eingesetzt und ist Bestandteil der Fehlingschen Lösung. Kaliumhydrogentartat wird im Backpulver verwendet. Weinstein ist ein Gemisch aus Kaliumhydrogentartrat und Calciumtartrat. Bei der Lagerung von Wein oder Traubensaft kann sich am Boden einer Fasses oder einer Flasche Weinstein bilden:

Weinsäure ist als Lebensmittelzusatzstoff E 334 zugelassen, sie wird als Komplexbildner, Säuerungsmittel und Säureregulator verwendet. Sie dient auch zur Zubereitung von Speiseeis, Backpulver, Brausepulver, Kunsthonig, Limonaden und zur Säuerung von Wein. Weinsäure eignet sich als schonender Entkalker für Kaffeemaschinen. Die Textilindustrie benötigt sie als Reduktionsmittel beim Färben und Drucken.