Os principais derivados químicos dos ésteres carboxílicos são obtidos diretamente a partir de reações nucleofílicas de adição-eliminação com aminas para formação de amidas, ou por reações de trans-esterificações para gerar ésteres sólidos estáveis e caracterizáveis. Pela reação com hidrazina podem ser obtidas hidrazidas carboxílicas, que muitas vezes se constitui em um derivado químico relavante. Equivalentes de saponificação de ésteres são extremamente úteis, especialmente para amostras onde as determinações anteriores de peso molecular não foram bem sucedidas. Ésteres contendo outros grupos funcionais podem frequentemente ser identificados por referência a sólidos derivados obtidos por reações como pela halogenação, nitração de anéis aromáticos, ou pela acilação de grupos hidroxi alcoólicos ou fenólicos.