Appelzuur is een dicarbonzuur, net als barnsteenzuur, wijnsteenzuur en oxaalzuur. Het is fruitiger en minder zuur dan citroenzuur en wijnsteenzuur, maar zuurder dan melkzuur. De chemische formule van appelzuur is C4H6O5. Appelzuur heeft twee stereo-isomere vormen, de L- en D-enantiomeren. In de natuur komt alleen de L-isomeer voor. De zouten van appelzuur worden malaten genoemd, zoals natriummalaat (E 350), kaliummalaat (E 351) en calciummalaat (E 352).
Appelzuur wordt gemaakt in een tweetraps synthese uit fumaarzuur, met als voorloper fumarase verkregen uit een biologisch proces (fermentatie) of uit synthetisch vervaardigd maleïnezuur uit petroleum of ethanol (uit maïs). Het wordt ook gemaakt via vergisting van zgn dunne spoeling of ruwe glycerol als bijproduct gevormd tijdens de productie van biodiesel (katalysatie).
Het smeltpunt van D- en L-appelzuur is 100°, daaronder is het een kristallijne, geurloze stof. Deze is stabiel, maar goed oplosbaar in water, reden waarom het gebruikt wordt in frisdranken met een fruitsmaak en in cider. Het wordt in veel andere producten gebruikt, onder meer in snoep, desserts, ijs en thee. De karakteristieke smaak is als die van het zuur in rabarber en onrijpe (groene) appel, waarin het de belangrijkste zuurcomponent is.
Het wordt ook in de wijnindustrie gebruikt. Daar gebruikt men appelzuur om de zuurgraad van druivenmost verhoogd worden, waardoor de wijn een frisser smaak krijgt. Op de schil aanwezige melkzuurbacteriën zorgen ervoor dat het appelzuur wordt omgezet in melkzuur, een proces dat malolactische gisting wordt genoemd. Sinds 2009 is dit ook in Europa toegestaan, onder voorwaarde dat er regels worden vastgesteld per wijnregio, rnits het gebruik in registers wordt vastgelegd.
Appelzuur voorziet de cellen van organismen van energie en koolstofskeletten voor de vorming van aminozuren. Ook het menselijk lichaam produceert elke dag relatief grote hoeveelheden appelzuur en breekt deze af. Succulenten nemen 's nacht CO2 op en leggen dat vast als appelzuur. Wanneer de zon schijnt, breken ze dat weer af om CO2 te gebruiken voor de fotosynthese. Dit type fotosynthese wordt Crassulacean Acid Metabolism (vetplanten-zuur metabolisme) genoemd. Men vermoedt dat het ook in andere planten voor komt.
Behalve in appels komt appelzuur voor in druiven. kersen, aardbeien, papaya's, ananas, abrikozen, mango's, pruimen, tomaten, wortels, olijven, ertwen, aardappelen en maïs. Wanneer vruchten rijpen, neemt het gehalte appelzuur af, en worden de druiven minder zuur. In citrusvruchten is appelzuur op citroenzuur na het belangrijkste zuur.
Later komt deze benaming terug in twee door Pelouze afgeleide stoffen, acide maléique en acide para-maléique.
In het menselijk lichaam wordt appelzuur gebruikt voor de omzetting van koolhydraten in energie. Wanneer dit metobolisme hapert, zoals bij fibromyalgie het geval zou zijn, belemmert dat het normaal functioneren van de spieren. Er wordt (onbewezen) verondersteld dat een combinatie van magnesium en appelzuur de klachten (chronische pijn in spieren en weefsels) vermindert.
Appelzuur wordt gevormd in de krebscyclus of tricarboncyclus door hydratatie van fumaarzuur, dat op zijn beurt is gevormd door oxidatie van barnsteenzuur. De eerste stap in deze cyclus is de vorming van citroenzuur, waarnaar de cyclus ook citroenzuurcyclus wordt genoemd. De krebscyclus is een belangrijk metabool proces, verantwoordelijk voor de omzetting van koolhydraten (suikers), lipiden (vetten) en proteïnen (eiwitten) tot koolstofdioxide en water ten behoeve van onze energie-voorziening.