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Die Zitronenfalter erreichen eine Lebensdauer von 12 Monaten und haben somit die höchste Lebenserwartung aller mitteleuropäischen Schmetterlinge.
Die Weibchen legen ihre Eier meist einzeln oder paarweise, seltener in Gruppen an die sich öffnenden Knospen ihrer Futterpflanzen. Die Raupen ruhen auf der Mittelrippe der Blattoberseite und sind dort perfekt getarnt. Sie fressen die Blätter vom Rand her nach innen ab. Die Verpuppung erfolgt meist fast waagerecht an Ästchen hängend zu Gürtelpuppen, die wie alle Gürtelpuppen zusätzlich zu dem in einem kleinen Gespinstpolster eingehakten Kremaster mit einem feinen Gürtelfaden befestigt sind. Die Tiere überwintern als einzige mitteleuropäische Schmetterlingsart ohne Schutz als Falter frei in der Vegetation.