Die Veresterung oder die Kombination eines Alkohols mit einer Säure zu einem Ester ist eine Form der Kondensationsreaktion, da dabei Wasser abgespalten wird. Es kann auch die umgekehrte Reaktion stattfinden: Der Ester kann mit Wasser rekombinieren, um Alkohol und Säure zu erzeugen. In manchen Fällen kann diese „Entesterung“ durch das Einleiten einer geringen Menge Schwefelsäure in das Reaktionsgefäß verhindert werden. Es hilft, indem es sich mit dem produzierten Wasser verbindet und es effektiv bindet. Der Vorteil von Schwefelsäure bei der Veresterung besteht in erster Linie darin, dass sie als Protonendonor wirkt und die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen der Säure und dem Alkohol erhöht; wenn die verwendete Säure eine Carbonsäure ist, wird die Reaktion manchmal als Fischer-Speier-Veresterung bezeichnet.
Carbonsäuren (R-COOH, wobei R eine organische Bindung ist) können zu schwach sein, um ohne Hilfe für eine Veresterungsreaktion verwendet zu werden. Ein starker Protonendonor ist erforderlich, damit die Carbonsäure so wirkt, als ob sie selbst eine gute Protonenquelle wäre. Schwefelsäure bei der Veresterung erfüllt die Aufgabe durch Injektion eines Protons in die Carbonsäurestruktur durch die Reaktion H2SO4+R-COOH → HSO4-+R-C+(OH)2. Das Alkoholmolekül R′-OH mit seinem elektronenreichen Sauerstoffatom wird von dieser protonierten Carboxylstruktur angezogen und bildet ein komplexes Konglomerat, R-C+(OH)OR′+HSO4-→RC(O)-R′ .
Diese Anordnung von Atomen und Ladung ist nicht sehr stabil, daher unterliegt sie einer Protonen-(H+)-Verschiebung, nämlich RC(OH)(O(H2)+)-OR′. In diesem Zustand ist es für das klar identifizierbare Wassermolekül leicht, sich zu entfernen, was zu einer erhöhten Stabilisierung führt und die energetisch günstigere Spezies R-C+(OH)OR′ zurücklässt. Schließlich vervollständigt die Regenerierung von Schwefelsäure den Prozess: R-C+(OH)OR′+HSO4-→RC(O)-R′. Da die Schwefelsäure regeneriert, aber nicht durch die Reaktion verbraucht wird, wird sie als Katalysator und nicht als Reaktant betrachtet.
Interessanterweise erfordert die Veresterung keine getrennten Alkohol- und Säuremoleküle, aber die Reaktion kann in einigen Fällen innerhalb eines einzelnen Moleküls ablaufen, das beide Einheiten oder funktionelle Molekülgruppen enthält. Dabei müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein: Sowohl die Hydroxyl- als auch die Carboxylgruppen müssen räumlich ungehindert sein und jeden Verfahrensschritt unbeeinträchtigt durchlaufen können. Ein Beispiel für ein Molekül, das diese Art der Veresterung eingehen kann, ist 5-Hydroxypentansäure, HO-CH2CH2CH2CH2COOH. Der bei dieser Form der Veresterung entstehende Ester, der zum Ringschluss führt, wird Lacton genannt – in diesem Fall δ-Valerolacton. Die Positionierung des Ringsauerstoffs (-COC-) im Vergleich zur Carbonylgruppe (C=O) wird durch den griechischen Buchstaben Delta angezeigt.
Schwefelsäure wird bei der Veresterung im Allgemeinen nicht in Verbindung mit tertiären Alkoholen verwendet – solchen, deren Hydroxyl tragendes Kohlenstoffatom an drei andere Kohlenstoffatome gebunden ist. Bei tertiären Alkoholen tritt in Gegenwart von Schwefelsäure eine Dehydratisierung ohne Esterbildung auf. Beispielsweise erzeugt tertiärer Butylalkohol (CH3)3C-OH in Kombination mit Schwefelsäure Isobutylen, (CH3)2=CH2+H2O. In diesem Fall wird der Alkohol protoniert, gefolgt vom Abgang eines Wassermoleküls. Die Verwendung von Schwefelsäure bei der Veresterung ist keine brauchbare Methode zur Herstellung von tertiären Estern.