润滑油在工作使用中，多处于较高温度并接触到空气。这使得油品难以避免地会与空气中氧相接触并发生作用，引起氧化反应而导致油品变质，对使用带来不良影响。润滑油的主要成分是烃类，其氧化过程是一个通过活性中心自由基为载体的氧化链反应。在链反应中首先生成自由基，然后由活泼的自由基与空气中氧气作用生成各类含氧化合物。
自由基与氧气作用生成的化合物与所处温度有很大关系，在不同温度下油品氧化产物有很大差异。润滑油在常温时的氧化又称厚油层氧化，其特征是油品所处温度不高，一般不超过100℃，与氧气的接触面积较小，金属的催化作用不显著，反应速度和反应深度均较低。中间产物主要是烃类生成的醇、醛、酮、酸等，最终产物则主要是醇与酸酯化反应形成的大分子类聚合胶状物。润滑油常温氧化可使其颜色变深、粘度增大、酸值增加、出现沉淀物等。其危害主要是酸性成分腐蚀金属和胶状物影响供油与机件正常工作。润滑油抵抗常温下氧化的能力通常称为氧化安定性。液压油、变压器油、工业齿轮油、汽轮机油等出现的氧化大多是这种类型。
润滑油在高温下的氧化又称热氧化或薄油层氧化，这种情况多出现在对高温部件的润滑中，如内燃机气缸活塞之间，涡轮发动机轴承中等。热氧化由于接触到高温金属部件，因此油品温度高、空气接触面大、受金属催化作用强，使得氧化速度加快，反应程度变深，产物中残留碳含量升高。氧化产物除了醇、醛、酮、酸等中间产物外，结果产物大多是缩合生成的沥青质、焦质、积炭等漆膜状物和固体沉底。其危害除了粘度增大影响润滑和酸性成分的腐蚀外，在金属表面形成的漆膜和固体沉淀对机械运转工作影响极大。漆膜类可使活塞环发生粘连；积炭类则影响气缸散热；在涡轮发动机中的固体沉淀则影响润滑、造成擦伤，同时会堵塞过滤器和影响润滑油喷口供油。
