滑油在工作使用中，多處于較高溫度并接觸到空氣。這使得油品難以避免地會與空氣中氧相接觸并發生作用，引起氧化反應而導致油品變質，對使用帶來不良影響。潤滑油的主要成分是烴類，其氧化過程是一個通過活性中心自由基為載體的氧化鏈反應。在鏈反應中首先生成自由基，然后由活潑的自由基與空氣中氧氣作用生成各類含氧化合物。

自由基與氧氣作用生成的化合物與所處溫度有很大關系，在不同溫度下油品氧化產物有很大差異。潤滑油在常溫時的氧化又稱厚油層氧化，其特征是油品所處溫度不高，一般不超過100℃，與氧氣的接觸面積較小，金屬的催化作用不顯著，反應速度和反應深度均較低。中間產物主要是烴類生成的醇、醛、酮、酸等，最終產物則主要是醇與酸酯化反應形成的大分子類聚合膠狀物。潤滑油常溫氧化可使其顏色變深、粘度增大、酸值增加、出現沉淀物等。其危害主要是酸性成分腐蝕金屬和膠狀物影響供油與機件正常工作。潤滑油抵抗常溫下氧化的能力通常稱為氧化安定性。液壓油、變壓器油、工業齒輪油、汽輪機油等出現的氧化大多是這種類型。

油品經過一年的使用，顏色明顯變暗，說明油品抗氧化性能較差。

潤滑油在高溫下的氧化又稱熱氧化或薄油層氧化，這種情況多出現在對高溫部件的潤滑中，如內燃機氣缸活塞之間，渦輪發動機軸承中等。熱氧化由于接觸到高溫金屬部件，因此油品溫度高、空氣接觸面大、受金屬催化作用強，使得氧化速度加快，反應程度變深，產物中殘留碳含量升高。氧化產物除了醇、醛、酮、酸等中間產物外，結果產物大多是縮合生成的瀝青質、焦質、積炭等漆膜狀物和固體沉底。其危害除了粘度增大影響潤滑和酸性成分的腐蝕外，在金屬表面形成的漆膜和固體沉淀對機械運轉工作影響極大。漆膜類可使活塞環發生粘連；積炭類則影響氣缸散熱；在渦輪發動機中的固體沉淀則影響潤滑、造成擦傷，同時會堵塞過濾器和影響潤滑油噴口供油。