תרכובות חומצה הידרוקסמית מורכבות בעיקר משתי קטגוריות עיקריות: חומצות הידרוקסמיות וחומצות הידרוקסמיות פולימריות. הקטגוריה האחרונה, חומצות הידרוקסמיות פולימריות, מתחלקת עוד יותר לחומצות הידרוקסמיות פולימריות ליניאריות ושרף חומצה הידרוקסמית קלאטית המכילים מבנים צולבים- תלת מימדיים. חומצות הידרוקסמיות קיימות כשני טאוטומרים-צורת החומצה ההידרוקסמית וצורת החומצה האוקסוהידרוקסמית-ולכן מכונות גם חומצות אוקסוהידרוקסמיות או חומצות איזוהידרוקסמיות. שני טאוטומרים אלה מתקיימים במקביל ואינם ניתנים להפרדה, כאשר בדרך כלל צורת החומצה האוקסוהידרוקסמית השולטת.
חומצות הידרוקסמיות יכולות להיחשב כנגזרות של חומצות קרבוקסיליות; כתוצאה מכך, החומציות שלהם חלשה יותר מזו של עמיתיהם החומצה הקרבוקסילית המקבילה. במדיה חומצית, חומצות הידרוקסמיות עוברות הידרוליזה קלה כדי להניב הידרוקסילאמין וחומצה קרבוקסילית. חומצות הידרוקסמיות פולימריות מכילות גם קבוצות קרבוניל וגם אוקסימים; בתוך קבוצות האוקסימים, אטומי החמצן והחנקן ממוקמים בסמיכות זה לזה, ולשני האטומים יש זוגות בודדים של אלקטרונים. תכונה מבנית זו מעניקה לחומצות הידרוקסמיות פולימריות יכולות קלאטיות חזקות. הם מסוגלים לעבור תגובות קלציה עם יוני מתכת מעבר שונים-כגון Pb²⁺, Co²⁺, Ti⁴⁺, La³⁺ ו-Ta⁵⁺-ליצירת צ'לטים מתכתיים יציבים ופוליציקליים.
תכונות אלו של תרכובות חומצה הידרוקסמית מקלות על היישום הנרחב שלהן על פני תחומים רבים. לדוגמה, חומצות הידרוקסמיות משמשות במגזר התרופות כסוכנים נגד גידולים; בהטבה של עפרות מתכת מחומצנות, הם משמשים כקולטים בתהליכי ציפה. בתחום המטלורגיה, חומצות הידרוקסמיות פולימריות ליניאריות מתפקדות כפלקולנטים ומשקעים, בעוד שחומצות הידרוקסמיות פולימריות משמשות בדרך כלל כמחלצים למתכות לא- ברזליות, ושרף חומצה הידרוקסמית משמשים כסופחים.
