Eine Phosphoesterbindung ist eine Bindung zwischen dem Phosphoratom einer Phosphatgruppe und einem Sauerstoffatom. Phosphoesterbindungen sollten nicht mit Phosphodiesterbindungen verwechselt werden, die aus zwei Phosphoesterbindungen zwischen einer Phosphatgruppe und . bestehen zwei Sauerstoffatome.
Phosphoesterbindungen sind in der Biochemie sehr wichtig, da sie für die Phosphodiesterbindungen, die das Zuckerphosphat-Rückgrat von zwei Nukleinsäuren bilden: DNA und RNA, essentiell sind. Phosphoesterbindungen sind starke kovalente Bindungen, sodass das Nukleinsäurerückgrat nicht leicht bricht. Es gibt jedoch Enzyme, die als Phosphodiesterasen bezeichnet werden. Diese Enzyme unterbrechen die Phosphodiester-Bindungen in Nukleinsäuren.
