克萊森縮合反應的核心步驟是一個親核取代反應
1.一分子羧酸酯在強堿的進攻下失去酰基的一個α-氫原子，這是一個E2消除反應，并得到碳負離子A
2.A對另一分子羧酸酯的羰基進行親核進攻，得到中間體B，B隨后脫去醇負離子而得到產物β-羰基羧酸酯
3.產物的α-氫與兩個羰基鄰近，因而有較強的酸性，會與反應物中的強堿反應而以共軛堿的形式存在
