Hidroksamske kiseline se mogu dobiti direktnom reakcijom karboksilnih kiselina sa hidroksilaminom. Ova metoda se obično provodi u kiselim ili baznim uslovima; karboksilna kiselina daje karbonilnu grupu, dok hidroksilamin daje -N-OH dio, dajući hidroksamsku kiselinu putem nukleofilne reakcije adicije. Operativno, potrebno je kontrolisati temperaturu reakcije i nivoe vlage kako bi se spriječile nuspojave, a pritom se osigurao prinos i čistoća proizvoda. Druga često korištena metoda uključuje reakciju acil halida sa hidroksilaminom. U ovom pristupu, karboksilna kiselina se prvo pretvara u acil halid, koji zatim reaguje sa hidroksilaminom da bi se formirala hidroksamska kiselina. Ovu metodu karakterizira brža brzina reakcije, manje nuspojava i veći prinosi. Industrijski, ova metoda se često usvaja zbog svojih blagih uslova reakcije i dosljednih prinosa, što ga čini dobro-prikladnim za-proizvodnju velikih razmjera.
Alternativno, hidroksamske kiseline se mogu sintetizirati reakcijom estera karboksilne kiseline sa hidroksilaminom-postupkom također poznatom kao transesterifikacija. Ovaj pristup je posebno pogodan za sisteme koji su-osjetljivi na vlagu, jer zaobilazi problem vlage koja negativno utiče na prinos proizvoda, što je potencijalni nedostatak metode direktne karboksilne kiseline. Pažljivim odabirom odgovarajućih rastvarača i reakcionih temperatura, metoda transesterifikacije omogućava proizvodnju hidroksaminskih kiselina visoke -čistoće; shodno tome, široko se koristi kako u laboratorijskim uvjetima tako iu finoj kemijskoj industriji.
