A hidroxámsav-vegyületek alapvetően két fő kategóriába sorolhatók: hidroxámsavak és polimer hidroxámsavak. Az utóbbi kategória, a polimer hidroxámsavak, tovább oszlik lineáris polimer hidroxámsavakra és hidroxámsav kelátképző gyantákra, amelyek három-dimenziós térhálós{2}}szerkezetekkel rendelkeznek. A hidroxámsavak két tautomerként léteznek -a hidroxámsav forma és az oxohidroxámsav forma-, ezért oxohidroxámsavnak vagy izohidroxámsavnak is nevezik őket. Ez a két tautomer egyidejűleg létezik, és elválaszthatatlan, jellemzően az oxohidroxámsav forma dominál.
A hidroxámsavak a karbonsavak származékainak tekinthetők; következésképpen savasságuk gyengébb, mint a megfelelő karbonsav társaiké. Savas közegben a hidroxámsavak könnyű hidrolízisen mennek keresztül, így hidroxil-amin és karbonsav keletkezik. A polimer hidroxámsavak karbonil- és oximcsoportokat is tartalmaznak; az oxim-csoportokon belül az oxigén- és a nitrogénatomok egymás közvetlen közelében helyezkednek el, és mindkét atom magányos elektronpárral rendelkezik. Ez a szerkezeti jellemző a polimer hidroxámsavakat erős kelátképző képességgel ruházza fel. Képesek kelátképző reakciókon menni különféle átmenetifém-ionokkal -, mint például Pb²⁺, Co²⁺, Ti⁴⁺, La³⁺ és Ta⁵⁺-, így stabil, policiklusos fémkelátokat képeznek.
A hidroxámsavvegyületek ezen tulajdonságai számos területen megkönnyítik széleskörű alkalmazásukat. Például a hidroxámsavakat a gyógyszeriparban daganatellenes szerekként használják; az oxidált fémércek dúsításánál a flotációs folyamatokban gyűjtőként szolgálnak. A kohászat területén a lineáris polimer hidroxámsavak pelyhesítőként és kicsapószerként funkcionálnak, míg a polimer hidroxámsavak általában nem-vasfémek extrakciójaként, adszorbensként pedig hidroxámsav kelátképző gyantákat alkalmaznak.
