Η εστεροποίηση, ή ο συνδυασμός μιας αλκοόλης με ένα οξύ για την παραγωγή ενός εστέρα, είναι μια μορφή αντίδρασης συμπύκνωσης, καθώς το νερό αποβάλλεται κατά τη διαδικασία. Η αντίστροφη αντίδραση μπορεί επίσης να συμβεί: ο εστέρας μπορεί να ανασυνδυαστεί με νερό για να παράγει την αλκοόλη και το οξύ. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτή η «αποεστεροποίηση» μπορεί να αποτραπεί με την εισαγωγή στο δοχείο αντίδρασης μικρής ποσότητας θειικού οξέος. Βοηθά συνδυάζοντας με το παραγόμενο νερό και ουσιαστικά δένοντάς το. Κατά κύριο λόγο, το όφελος του θειικού οξέος στην εστεροποίηση είναι ότι δρα ως δότης πρωτονίων, αυξάνοντας τον ρυθμό αντίδρασης μεταξύ του οξέος και της αλκοόλης. όταν το οξύ που χρησιμοποιείται είναι καρβοξυλικό οξύ, η αντίδραση μερικές φορές ονομάζεται εστεροποίηση Fischer-Speier.
Τα καρβοξυλικά οξέα (R-COOH, όπου το R είναι μια οργανική προσάρτηση) μπορεί να είναι πολύ αδύναμα για να χρησιμοποιηθούν, χωρίς βοήθεια, για μια αντίδραση εστεροποίησης. Απαιτείται ένας ισχυρός δότης πρωτονίων για να κάνει το καρβοξυλικό οξύ να ενεργεί σαν να ήταν από μόνο του μια καλή πηγή πρωτονίων. Το θειικό οξύ στην εστεροποίηση ολοκληρώνει το έργο εγχύοντας ένα πρωτόνιο στη δομή του καρβοξυλικού οξέος μέσω της αντίδρασης H2SO4+R-COOH→HSO4-+R-C+(OH)2. Το μόριο αλκοόλης, R’-OH, με το πλούσιο σε ηλεκτρόνια άτομο οξυγόνου του, έλκεται σε αυτή την πρωτονιωμένη καρβοξυλική δομή και σχηματίζει ένα σύνθετο συγκρότημα, R-C+(OH)OR’+HSO4-→RC(O)-R’ .
Αυτή η διάταξη ατόμων και φορτίου δεν είναι πολύ σταθερή, επομένως υφίσταται μετατόπιση πρωτονίου (H+), δηλαδή RC(OH)(O(H2)+)-OR′. Σε αυτή την κατάσταση, είναι εύκολο για το σαφώς αναγνωρίσιμο μόριο του νερού να απομακρυνθεί, δίνοντας αυξημένη σταθεροποίηση και αφήνοντας πίσω το ενεργειακά πιο ευνοϊκό είδος, το R-C+(OH)OR′. Τέλος, η αναγέννηση του θειικού οξέος ολοκληρώνει τη διαδικασία: R-C+(OH)OR′+HSO4-→RC(O)-R′. Δεδομένου ότι το θειικό οξύ αναγεννάται αλλά δεν καταναλώνεται από την αντίδραση, θεωρείται καταλύτης και όχι αντιδρόν.
Είναι ενδιαφέρον ότι η εστεροποίηση δεν απαιτεί ξεχωριστά μόρια αλκοόλης και οξέος, αλλά η αντίδραση μπορεί να συμβεί σε ορισμένες περιπτώσεις μέσα σε ένα μόνο μόριο που περιέχει και τα δύο τμήματα ή λειτουργικές μοριακές ομάδες. Πρέπει να πληρούνται ορισμένες προϋποθέσεις: τόσο η υδροξυλική όσο και η καρβοξυλική ομάδα πρέπει να είναι ανεμπόδιστες χωρικά και να μπορούν να υποβάλλονται σε κάθε στάδιο της διαδικασίας χωρίς αλλοιώσεις. Ένα παράδειγμα μορίου που μπορεί να υποβληθεί σε αυτόν τον τύπο εστεροποίησης είναι το 5-υδροξυπεντανοϊκό οξύ, HO-CH2CH2CH2CH2COOH. Ο εστέρας που παράγεται από αυτή τη μορφή εστεροποίησης, η οποία έχει ως αποτέλεσμα το κλείσιμο του δακτυλίου, ονομάζεται λακτόνη – σε αυτήν την περίπτωση, δ-βαλερολακτόνη. Η θέση του οξυγόνου του δακτυλίου (-COC-) σε σύγκριση με την ομάδα καρβονυλίου (C=O) είναι αυτό που υποδηλώνει το ελληνικό γράμμα, δέλτα.
Το θειικό οξύ στην εστεροποίηση δεν χρησιμοποιείται γενικά σε σχέση με τριτοταγείς αλκοόλες – αυτές που έχουν το υδροξυλικό τους άτομο άνθρακα συνδεδεμένο με τρία άλλα άτομα άνθρακα. Η αφυδάτωση χωρίς σχηματισμό εστέρα συμβαίνει σε τριτοταγείς αλκοόλες όταν υπάρχει θειικό οξύ. Για παράδειγμα, η τριτοταγής βουτυλική αλκοόλη, (CH3)3C-OH, όταν συνδυάζεται με θειικό οξύ, παράγει ισοβουτυλένιο, (CH3)2=CH2+H2O. Σε αυτήν την περίπτωση, η αλκοόλη είναι αυτό που πρωτονιώνεται, ακολουθούμενο από την αναχώρηση ενός μορίου νερού. Η χρήση θειικού οξέος στην εστεροποίηση δεν είναι βιώσιμη μεθοδολογία για την παρασκευή τριτοταγών εστέρων.