Die Malonestersynthese ist eine Reaktion in der organischen Chemie zur Herstellung von alkylierten Malonsäureestern. Sie dient dazu, nach Verseifung und anschließender Decarboxylierung, substituierte Essigsäuren zu erhalten. Man kann auch zweifach alkylieren und erhält bei doppelter Substitution mit dem gleichen Rest symmetrisch disubstituierte Essigsäuren, man kann aber auch in zwei Schritten unterschiedliche Substituenten einführen und erhält dann unsymmetrische Essigsäurederivate.
Alkylierte Malonester dienen auch als Synthesebausteine, z. B. zur Herstellung von Barbitursäurederivaten wie Veronal, die als Schmerz- und Schlafmittel Verwendung finden – heute aber mehrheitlich zur Euthanasierung von Tieren verwendet werden.