Voici le mécanisme de l'estérification de Fischer avec une catalyse acide :

On constate que le proton utilisé pour améliorer la cinétique de la réaction est restitué : il s'agit bien d'un catalyseur.
Plus le pH de la solution est bas et plus la cinétique de la réaction d'estérification sera importante. On utilise souvent l'acide paratoluènesulfonique (APTSAPTS) pour acidifier le milieu (voir glossaire pour plus de précision).

À la suite de la protonation du groupe carbonyle, on obtient un ion plus électrophile que l'acide carboxylique, et qui est stabilisé par mésomérie :

C'est pour cette raison que la protonation s'effectue sur la fonction carbonyle et non sur la fonction alcool qui d'ailleurs ne permettrait pas de poursuivre la réaction.