O grupo carboxílico é composto por 2 átomos de oxigénio ligados a um carbono, um através de uma ligação dupla e outro através de uma ligação simples. Este último está também ligado covalentemente a um átomo de hidrogénio (R-COOH). De uma forma simples, pode ser visto como um grupo funcional composto por um grupo carbonilo e um grupo hidroxilo.
O grupo carboxílico é o principal grupo acídico da química orgânica, podendo portanto perder um H+, originando um grupo carboxilato aniónico (R-COO-). Os iões carboxilato são estabilizados por ressonância electrónica, o que faz com o grupo carboxílico possa apresentar um comportamento acídico significativo. Os grupos carboxílicos são extremamente polares, podendo funcionar como dadores e aceitadores de H nas ligações de hidrogénio.
Na bioquímica, os grupos carboxílicos são por vezes removidos das biomoléculas, nas chamadas reacções de descarboxilação (são libertados sob a forma de CO2).
A presença de grupos carboxílicos nas moléculas pode ser detetada por espectroscopia de infravermelhos, apresentando uma vibração característica entre os 1680 e 1725 cm-1. Alternativamente, pode também ser identificado por ressonância magnética nuclear, aparecendo na região dos 10-13 ppm.
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