Dioscorea alata es una fuente no convencional de almidón para su aplicación en la industria alimentaria; sin embargo, las propiedades que presenta el almidón nativo de D. alata limitan su uso en sistemas que requieren estabilidad y adecuada interacción con el agua. Una estrategia para mejorar dichas propiedades es la modificación química mediante Anhídrido Octenil Succínico (OSA), que permite introducir grupos funcionales en la estructura del almidón. El objetivo del presente trabajo fue modificar químicamente el almidón nativo de D. alata mediante esterificación con OSA y evaluar el efecto de diferentes concentraciones y tiempos de reacción sobre el grado de sustitución, la capacidad de retención de agua y la estructura molecular del almidón. Se determinó el grado de sustitución como indicador de la eficiencia del proceso de modificación por medio de un método titulométrico. Asimismo, se evaluó la capacidad de retención de agua a diferentes temperaturas por medio de un método gravimétrico y se analizaron los cambios estructurales mediante Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) y Difracción de Rayos X (XRD). Los resultados mostraron que el Grado de esterificación dependió principalmente de la concentración de OSA y del tiempo de reacción, observándose valores más elevados a concentraciones de 2.4 % y 3.0 % OSA. La concentración de 3.0 % OSA es la máxima permitida en alimentos y fue a la que se logró el máximo grado de sustitución en todos los tiempos de reacción. Por lo anterior se identificó como tratamiento óptimo el uso de 3.0 % OSA y 2 h de reacción. La capacidad de retención de agua se incrementó de forma notable a temperaturas superiores a 55 °C. Los análisis de FTIR confirmaron la formación de enlaces éster característicos del almidón modificado con OSA, mientras que los patrones de XRD evidenciaron una disminución del grado de cristalinidad conforme aumentó la concentración del agente modificante.