Substitusi nukleofilik
Dengan "Nu" menandakan nukleofil, : menandakan pasangan elektron, serta R-X menandakan substrat dengan gugus pergi X. Pada reaksi tersebut, pasangan elektron dari nukleofil menyerang substrat membentuk ikatan baru, sementara gugus pergi melepaskan diri bersama dengan sepasang elektron. Produk utamanya adalah R-Nu. Nukleofil dapat memiliki muatan listrik negatif ataupun netral, sedangkan substrat biasanya netral atau bermuatan positif.
Substitusi asil nukleofilik
Dalam kondisi asam, gugus karbonil senyawa asil 1 terprotonasi, yang membuatnya teraktivasi ke arah penyerangan nukleofil. Pada tahap kedua, karbonil terprotonasi (2) diserang oleh nukleofil (H−Z) menghasilkan zat antara tetrahedral 3. Transfer proton dari nukleofil (Z) pada gugus pergi (X) menghasilkan 4, yang kemudian pecah melepaskan gugus pergi terprotonasi (H−X), menghasilkan senyawa karbonil terprotonasi 5. Lepasnya proton menghasilkan produk substitusi, 6. Karena tahap akhir melibatkan pelepasan proton, Reaksi substitusi asil nukleofilik dianggap katalitik dalam asam. Perlu diperhatikan pula bahwa dalam kondisi asam, nukleofil biasanya akan hadir dalam bentuk terprotonasi (dalam hal ini H−Z dan bukan Z).