Хидроксамови киселини могат да бъдат получени чрез директна реакция на карбоксилни киселини с хидроксиламин. Този метод обикновено се провежда при киселинни или основни условия; карбоксилната киселина осигурява карбонилната група, докато хидроксиламинът доставя –N–OH частта, като се получава хидроксамова киселина чрез реакция на нуклеофилно присъединяване. Оперативно е необходимо да се контролират реакционната температура и нивата на влага, за да се предотвратят странични реакции, като същевременно се гарантира добивът и чистотата на продукта. Друг често използван метод включва реакцията на ацил халиди с хидроксиламин. При този подход карбоксилната киселина първо се превръща в ацил халид, който впоследствие реагира с хидроксиламин, за да образува хидроксамова киселина. Този метод се характеризира с по-бърза скорост на реакцията, по-малко странични реакции и по-високи добиви. В промишлеността този метод често се възприема поради меките реакционни условия и постоянните добиви, което го прави много-подходящ за широко-производство.
Алтернативно, хидроксамови киселини могат да бъдат синтезирани чрез реакция на естери на карбоксилни киселини с хидроксиламин-метод, известен също като трансестерификация. Този подход е особено подходящ за системи,-чувствителни към влага, тъй като заобикаля проблема с влагата, оказваща отрицателно въздействие върху добивите на продукта, потенциален недостатък на метода с директна карбоксилна киселина. Чрез внимателно избиране на подходящи разтворители и реакционни температури, методът на трансестерификация позволява производството на хидроксамови киселини с висока -чистота; следователно, той се използва широко както в лабораторни условия, така и в фината химическа промишленост.
