Limau kuit (Citrus jambhiri L.) merupakan sumber antioksidan yang banyak mengandung asam askorbat, tokoferol, flavonoid dan senyawa fenolik lainnya. Sifat antioksidan juga dapat ditemukan pada kitosan yang dibuktikan dengan kemampuan larutan kitosan untuk mengurangi aktivitas radikal bebas. Penelitian ini bertujuan mengetahui pH, total kadar asam, komposisi senyawa kimia volatil, dispersi kitosan dalam air perasan limau kuit, kadar total fenolik, serta mengidentifikasi potensi efektivitas aktivitas antioksidan melalui kombinasi kitosan dengan air perasan limau kuit sebagai pelarut. Analisis komposisi senyawa kimia volatil dilakukan dengan instrumen GC-MS. Uji kadar total fenolik menggunakan metode Folin-Ciocalteu dan uji aktivitas antioksidan dilakukan dengan metode DPPH. Hasil uji diperoleh pH 5,7 dan kadar asam total sebesar 0,145 ± 0,005 M menunjukkan bahwa senyawa yang terkandung dalam limau kuit termasuk kategori asam lemah dan mampu mendispersi kitosan pada konsentrasi 40% dan 50%. Analisis senyawa volatil limau kuit mengidentifikasi 7 komponen senyawa meliputi golongan monoterpenoid, alisiklik, hidrokarbon aromatik, dan seskuiterpen. Kandungan total fenolik pada limau kuit mencapai 113,72 ± 2,29 mg GAE/mL dan memiliki sifat antioksidan yang sangat kuat dengan nilai IC50 sebesar 18,08 ppm. Kombinasi kitosan-limau kuit dapat bersinergi sebagi antioksidan, hal ini dibuktikan oleh nilai inhibisi limau kuit 0,5% tanpa penambahan kitosan dari 31,59% menjadi 38,90% setelah ditambahkan kitosan 50 ppm dan pada konsentrasi 1% sebesar 42,24% menjadi 56,45% setelah ditambahkan kitosan 100 ppm.