Pomidory dojrzewają w dwóch etapach. Pierwszy etap trwa około 3-4 tygodni, podczas którego zielony owoc rozwija się po zapyleniu, stopniowo zwiększając swoją wagę i rozmiar. Drugi etap dojrzewania, trwający około 2 tygodni, polega na zmianie koloru owocu na typowy dla danej odmiany. W polskim klimacie pierwszy etap dojrzewania często przedłuża się do połowy lipca, a drugi etap zaczyna się od drugiej połowy sierpnia. Najlepsze warunki do dojrzewania pomidorów są na przełomie lipca i sierpnia, choć nie zawsze tak się dzieje.
Pomidor jest owocem klimakterycznym, co oznacza, że może dojrzewać po zerwaniu z krzaka. Podobnie jest z jabłkami i gruszkami odmian jesiennych i zimowych, które uzyskują pełnię smaku po przechowaniu w chłodnym miejscu. Zerwane niedojrzałe, lekko zabarwione pomidory można położyć na słonecznym parapecie, co jest szczególnie przydatne pod koniec lata i jesienią, gdy nadchodzą przymrozki i pomidory w ogrodzie nie mają już szans na dojrzewanie.
Proces dojrzewania pomidorów odbywa się dzięki produkcji etylenu, który wywołuje zmiany prowadzące do gromadzenia likopenu i zmniejszenia zawartości chlorofilu. W efekcie owoce zmieniają kolor, a nasiona dojrzewają. Najczęstsze kolory pomidorów to czerwony, malinowy i żółty, ale istnieją także odmiany o owocach białych, fioletowych, pomarańczowych, niemal czarnych oraz wielobarwnych, np. w paski.