龙眼根系庞大，有垂直根和水平根。其分布因土壤条件、地下水位及管理措施而异。栽植在红壤丘陵山地的龙眼，由于土层深厚、土壤疏松，故垂直根入土较深，通常可达2～3米，有的甚至可穿入半风化层。据福建农业大学观察，在福建福州红壤丘陵地35年生红核仔（实生树）垂直根可深达542米，水平根分布1734米。栽种在平地者，若土层深厚，入土也深，如四川泸州长江沿岸冲积沙壤土，60年生龙眼实生树，根系深达35米以下。若土层浅薄，地下水位高或有硬盘者，垂直根入土深度受到限制。龙眼水平根的扩展范围大多比树冠大1～3倍，但以树冠覆盖范围内的最为密集，约有80％根系（包括吸收根）分布在树冠扩展范围内。若土层深厚，土壤条件好，大部分吸收根在10～100厘米土层中，而更多集中在20～40厘米以内。土层浅薄者，吸收根分布也浅。龙眼水平根的分枝能力远超过垂直根，且其水平生长状态（如分枝能力、细根尖削度）又与土壤性状有一定关系。若果园土性状良好者，分布密，根径首尾差异小。
新根白色，后渐变黄白，至粗根时则转为黄褐色，皮孔粗密而明显。
龙眼除了普通吸收根外，还有菌根。菌根是VA真菌侵袭植物根部，并与根群形成的共生联合体。菌根对龙眼的作用主要在于它扩大根部的吸收范围，大大改善植物的矿质营养。尤其是显著增强对磷素的吸收。菌根吸收水分能力比毛根还要强，能在萎蔫系数之下从土壤中吸收水分，从而增加水分的吸收和加快了水分向地上部的运输。这足以说明菌根的存在是龙眼适应红壤山地旱、酸、瘠恶劣环境的因子之一。
据福建省农业科学院果树研究所对四年生实生苗植株观察，龙眼根系在年周期生长中，有3个生长期：第一生长期在3月下旬至4月上旬，生长量最小；第二个生长期在5月中旬至6月中旬，是根系一年中生长高峰；第三个生长期在9月中旬至10月，生长量较次。
根系年周期生长受地上部（主要是枝梢和结果），以及环境条件的影响相当显著。根系生长期出现之先后强弱，通常都伴随在各季枝梢的生长高峰之后，枝梢生长情况和光合作用等生理强度的差异，对根系的生长发育有影响。环境因素对龙眼根系生长发育的影响，主要表现为土温和水分两个方面。据福建农业大学观察，土壤温度在55℃（四川观测为10℃）根活动甚弱，随土温上升，根系活动加速。当土温23～28℃时，生长最快，如土温升至29～30℃时，根活动又变得缓慢。土壤含水量也影响根系的生长，土壤水分充足，根系生长量就大。如6～8月高温多湿，成年树根系生长量最多（四川观察认为8～11月根系生长最多，每条新根每天延伸155厘米）。因而，我国南方夏季正值炎热雨季，只要果园土壤排水良好的，就会对根系生长有促进作用。四川泸州观察材料可以说明：8月土温26℃，是其生长适温，但8月21～31日连续伏旱，土壤含水量降至55％～74％（据当地观测土壤含水量13％以上较为适宜），大树根系生长突降，甚至近于停止。因此，干旱期保持果园土壤水分的农业措施是值得重视的，比如幼年果园间作套种，绿肥的割切覆盖，翻埋。对缓和土壤水分的迅速减少和降低伏夏土温均有明显效果。成年果园也应该实施适时灌溉，中耕翻犁等管理，以调节土壤水、热、气、肥的关系，对促进龙眼根系生长和产量均可收到相当显著的效果。