Esterifikasi, atau penggabungan alkohol dengan asam untuk menghasilkan ester, adalah bentuk reaksi kondensasi, karena air dihilangkan dalam proses. Reaksi sebaliknya juga dapat terjadi: ester dapat bergabung kembali dengan air untuk menghasilkan alkohol dan asam. Dalam beberapa kasus, “de-esterifikasi” ini dapat dicegah dengan memasukkan sejumlah kecil asam sulfat ke dalam bejana reaksi. Ini membantu dengan menggabungkan dengan air yang dihasilkan, dan pada dasarnya mengikatnya. Terutama, manfaat asam sulfat dalam esterifikasi adalah bertindak sebagai donor proton, meningkatkan laju reaksi antara asam dan alkohol; ketika asam yang digunakan adalah asam karboksilat, reaksi ini kadang-kadang disebut esterifikasi Fischer-Speier.
Asam karboksilat (R-COOH, di mana R adalah ikatan organik) mungkin terlalu lemah untuk digunakan, tanpa bantuan, untuk reaksi esterifikasi. Donor proton yang kuat diperlukan untuk membuat asam karboksilat bertindak seolah-olah itu sendiri merupakan sumber proton yang baik. Asam sulfat dalam esterifikasi menyelesaikan tugas dengan menyuntikkan proton ke dalam struktur asam karboksilat melalui reaksi H2SO4+R-COOH→HSO4-+R-C+(OH)2. Molekul alkohol, R′-OH, dengan atom oksigennya yang kaya elektron, ditarik ke struktur karboksilat terprotonasi ini, dan membentuk konglomerat kompleks, R-C+(OH)OR′+HSO4-→RC(O)-R′ .
Susunan atom dan muatan ini tidak terlalu stabil, sehingga mengalami pergeseran proton (H+), yaitu RC(OH)(O(H2)+)-OR′. Dalam keadaan ini, mudah bagi molekul air yang dapat diidentifikasi dengan jelas untuk pergi, memberikan peningkatan stabilisasi dan meninggalkan spesies yang lebih disukai secara energetik, R-C+(OH)OR′. Akhirnya, regenerasi asam sulfat menyelesaikan proses: R-C+(OH)OR′+HSO4-→RC(O)-R′. Karena asam sulfat diregenerasi tetapi tidak dikonsumsi oleh reaksi, ia dianggap sebagai katalis, bukan reaktan.
Menariknya, esterifikasi tidak memerlukan alkohol dan molekul asam yang terpisah, tetapi reaksi dapat terjadi dalam beberapa kasus dalam satu molekul yang mengandung kedua bagian, atau gugus molekul fungsional. Kondisi tertentu harus dipenuhi: baik gugus hidroksil maupun karboksilat harus tidak terhalang secara spasial, dan mampu menjalani setiap langkah proses tanpa gangguan. Contoh molekul yang dapat mengalami esterifikasi jenis ini adalah asam 5-hidroksipentanoat, HO-CH2CH2CH2CH2COOH. Ester yang dihasilkan oleh bentuk esterifikasi ini, yang menghasilkan penutupan cincin, disebut lakton — dalam hal ini, -valerolakton. Penempatan cincin oksigen (-COC-) dibandingkan dengan gugus karbonil (C=O) ditunjukkan oleh huruf Yunani, delta.
Asam sulfat dalam esterifikasi umumnya tidak digunakan dalam hubungannya dengan alkohol tersier — yang memiliki atom karbon pembawa hidroksil yang terikat pada tiga atom karbon lainnya. Dehidrasi tanpa pembentukan ester terjadi pada alkohol tersier dengan adanya asam sulfat. Sebagai contoh, butil alkohol tersier, (CH3)3C-OH, bila digabungkan dengan asam sulfat, menghasilkan isobutilena, (CH3)2=CH2+H2O. Dalam hal ini, alkohol adalah apa yang terprotonasi, diikuti dengan kepergian molekul air. Penggunaan asam sulfat dalam esterifikasi bukanlah metodologi yang layak untuk menyiapkan ester tersier.