Las propiedades fisicoquímicas y reológicas, contenido total de fenoles (TPC), identificación y cuantificación de capsaicinoides, actividad antioxidante (AA) y análisis sensoriales fueron determinados en pastas de chile habanero (Capsicum chinense Jacq.) de dos estados de madurez, adicionados con aceite esencial de limón (LEO) como conservador natural y sometidos a un proceso térmico. Los parámetros reológicos indicaron que el estado de madurez naranja y procesamiento térmico presentaron los valores más altos de coeficiente de consistencia, índice de flujo y comportamiento viscoelástico (G’y G”) de las pastas de chile habanero evaluadas. La adición del LEO favoreció el incremento de TPC y AA, así como la conservación del color. El procesamiento térmico potenció el TPC, contenido total de capsaicinoides (TCC) y AA, pero afectó las características del color. La combinación de LEO y procesamiento térmico afectó significativamente los atributos sensoriales en dos de los tres análisis realizados. Estos resultados sugieren que, sin considerar la percepción sensorial, el uso de conservador natural (LEO) y el procesamiento térmico mejoraron las propiedades fisicoquímicas y reológicas, así como la actividad biológica de las pastas en los dos estados de madurez de chile habanero incrementando su calidad y sus posibilidades de mercado.