Beim Erhitzen zersetzt sich Benzoesäure erst oberhalb von 370 °C in Benzol und Kohlenstoffdioxid. Beim Erhitzen mit Natriumhydroxid kann man aus Benzoesäure Benzol herstellen (Versuch). Mit Methylalkohol lässt sich Benzoesäure bei Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure verestern. Die Benzoesäureester finden eine vielfältige Anwendung als wohlriechende Aromastoffe in der Parfümindustrie. Viele Veresterungen von Benzoesäure gelingen allerdings erst mit Benzoylchlorid.   

         

Durch eine Destillation mit Phosphor(V)-chlorid oder mit Thionylchlorid erhält man das Benzoylchlorid, eine farblose, stechend riechende Flüssigkeit, die immer dann benötigt wird, wenn die Benzoylgruppe in Alkohole, Phenole oder Amine eingeführt werden soll:   

  

Beim Schütteln von Benzoylchlorid mit Wasserstoffperoxid bildet sich Dibenzoylperoxid, ein explosiver Feststoff, der zum Bleichen und vor allem bei der Herstellung von Kunststoffen als Starter bei Polymerisationen verwendet wird:   

  

Beim Erhitzen von Benzoeharz sublimiert die Benzoesäure und man erhält die hustenreizenden Dämpfe. Das Harz stammt von einer Baumart (Siam-Benzoe und Sumatra-Benzoe), die in Indonesien beheimatet ist. Im Labor könnte man die Benzoesäure relativ einfach durch die Oxidation von Benzaldehyd mit Luftsauerstoff darstellen. In der chemischen Industrie erfolgt die Herstellung durch eine Oxidation von Toluol mit Braunstein und Schwefelsäure in Gegenwart von Mangannaphthenat. Als Oxidationsmittel würden sich zur Oxidation von Toluol auch Kaliumpermanganat, Salpetersäure oder Chrom(VI)-oxid eignen.