羧基中的羥基在一定條件下，可被羥氧基（-OR）、鹵素（-X）和酰氧基取代，分別生成酯、酰鹵和酸酐等羧酸衍生物。
（1）酯的生成：羧酸與醇在強酸（如硫酸等）催化下，生成酯和水的反應，稱為酯化反應。該反應是羧酸分子中羧基上的羥基與醇分子中羥基上的氫原子結合生成水，其余部分結合生成酯。
（2）酰鹵的生成：羧酸和磷的鹵化物（如五氯化磷、三氯化磷和氯化亞砜等）發生反應生成酰鹵。
（3）酸酐的生成：一元羧酸除甲酸外與脫水劑（如五氧化二磷等）共熱，兩個分子羧酸間脫去1個分子水生成酸酐。
同理，某些二元羧酸加熱，也發生分子內脫水，生成較穩定的具有五元或六元環的酸酐。