机油由基础油和添加剂两部分组成。基础油是润滑油的主要成分，占约95%的比例，决定着润滑油的基本性质；添加剂则是润滑油的重要组成部分，可弥补和改善基础油性能方面的不足，赋予某些新的性能。

基础油分以下5种类别：

第一类是传统溶剂精炼矿物油。
　　 是用石油炼制过程中，残留在塔底的产物炼制而成的。虽然这个炼制了一下，但是工序简单，杂质比较多，而且分子杂乱无章。

第二类是加氢裂解矿物油。
　　以上两类都称为矿物油,矿物油的基础油是原油提炼过程中,在分馏出有用的轻物质(如航空用油、汽油、柴油……等)之后,剩下来残留的塔底油再经提炼而成(再剩下就是沥青);就本质而言,它是运用原油中较差的成份,原油中存有几千个不同的混合物分子组成,提炼技术即使再精进,亦无法将其中不良物,杂质去除殆尽。

第三类是高度加氢裂解或加氢异构化蜡。
　　此类基础油原料和前两类是一样的,嘉实多公司从1999年开始开始使用III类基础油VHVI代替原来配方的PAO;随着加工工艺的提高,现在在VHVI上又有了1DW(加氢裂化—异构脱蜡)雪佛龙公司专利；MSDW(加氢处理一加氢异构化和加氢裂化—选择性脱蜡)埃克森美孚公司专利;XHVI(加氢异构化生产超高黏度指数)壳牌公司专利,现在都称为合成基础油;其中埃克森美孚公司半合成油基本都是使用MSDW技术,称为合成科技。

第四类是聚α－烯烃(PAO)。
　　是来自于原油中的瓦斯气或天然气，通过净化分解出乙烯,丙烯,再经聚合,酯化等繁复的化学反应才炼制成大分子组成的基础液。

第五类一般称为脂类
　　 就是通过提炼动,植物(生物)脂肪酸和醇化学合成的双酯,多元醇酯,聚醚,硅油,磷酸酯等;酯类本来是有油性的。

半合成机油使用的是第三类基础油；全合成机油是由用的是第三、四、五类基础油混合而成。

合成机油概念之争

　　 嘉实多从1999年起开始使用一种通过加氢工艺制成的基础油代替原来配方中的PAO基础油，而触犯美孚作为世界上最大的PAO基础油供应商的利益因而引起争端，诉至美国联邦法庭。作为最大的PAO基础油制造商，美孚认为只有PAO或酯类基础油才能称为合成润滑油，而后者仅仅是矿物油的变种。

　　 在这个案子之前，这是全世界润滑油行业的普遍共识。就在嘉实多要败诉之时，嘉实多的律师拿出了美国最权威的韦伯斯特字典，把英语synthetic：合成 这个字的解释念了一遍“人造的；人为设计的，编排的或者生产的，为了模仿或者替代通常实体的”。律师说，车用润滑油自然界没有吧？自然界只有石油，所以我们通过工业手段生产出来的都是人造的，所以即使是矿物油，其生产过程本身就是人造的，就是“合成”。 最后这场官司嘉实多赢得实质上的胜利。

　　 而嘉实多背后为其提供基础油的壳牌石油是最终最大的胜利者，在1973年，由荷兰皇家壳牌公司研发的超高黏度指数加氢异构油（VHVI）和极高黏度指数全加氢异构油（XHVI或UHVI）因成本远远低于PAO（聚a-烯烃），性能却非常接近，成为新一代的化学合成油。至此VHVI和UHVI亦正式认可成为合成机油。而进入21世纪后，美孚亦开始在其合成润滑油产品中加GroupIII基础油（即美孚MSDW基础油），作为全合成润滑油产品销售。

聚α－烯烃(PAO)基础油

　　 . 在本质上,它使用的是原油中较好的成份,加以化学反应并透过人为的控制下达到预期的分子形态,其分子排列整齐,抵抗外来变量的能力自然很强,因此其对热稳定、抗氧化反应、抗粘度变化的能力自然要比矿物油强的多。

　　· PAO粘度指数高，一般都在135以上，而矿物油基础油一般在85－90，精制矿物油基础油一般在95左右。精制程度更高的如III类基础油一般在120左右。

　　· PAO倾点低，比矿物油具有更为优异的低温流动性。

　　· 高品质的PAO氧化安定性高，在RBOT测试中，(聚α－烯烃合成基础油)达到压降的时间是Ⅱ类加氢基础油的3～4倍，是Ⅲ类深度加氢基础油的1.5～2倍。

　　· PAO油品挥发性低。蒸发度高，会增加润滑油油耗的增加和转化催化剂的中毒，基础油具有低的挥发性变成一个重要的指标。

　　· PAO具有优越的热安定性，耐高温，分解少，其热安定性与双酯相当，优于矿物油和烷基芳烃，PAO与多元醇酯的混合油有很好的热安定性。

　　PAO与添加剂溶解性不好，因为添加剂能溶于酯，酯能溶于PAO，因此常常要和酯（通常是二酯和多羟基酯）调配。

酯类基础油

　　· 酯类合成的机油，广泛用于航空、高性能机械、赛车领域，也是一种新出现的全合成型润滑油。

　　· 酯类油的特性是酯类分子中所含氧元素使它具有正电极,含氢元素使它具有负电极,由于电极作用,可以使酯类分子吸附在金属表面,形成一层称为黏附分子油膜。

　　· 那些依靠黏度而形成油膜的润滑油,在引擎停止工作的时候,会从金属表面流走,两金属表面的油膜已经消失,当引擎再次启动时,引致干摩擦的出现。

　　· 而脂类油自带的特性则会避免干摩擦的出现，酯类油在一般情况下,会在两接触面间形成一层连续的油膜，这层油膜在重负的情况下也不易断裂，在两个金属表面保持液态润滑的作用---防止金属与金属间直接接触,从而减少摩擦。这便是酯类油在临界润滑情况下的优胜之处。

　　· 其他基础油(包括PAO)要通过添加剂实现这个性质,所以单论润滑性能，酯类是最好的。

　　 酯类油的劣势在于其水解安定性和材料的兼容性。由于含有极性基团，所以酯类油容易吸潮。聚酯对纯水的稳定性还算不错，在酸碱环境下不稳定。由于机油中含有许多含磷，硫的添加剂，而且工作过程中会有磨损下来的细小金属颗粒，在金属催化下添加剂会产生酸性物质，进一步催化了酯的水解，而引起润滑性能衰减。酯类对某些结构的橡胶制品会有明显溶胀，也是其弊端之一。不过这些缺点都会通过适当的改性添加剂缓解了。

换油周期
　　 合成润滑油的性能优于矿物类润滑油，故大型飞机的发动机多使用合成润滑油。目前来说,主流的航空润滑油基础油一般采用高端、性能优越的多元醇酯,即三羟甲基丙烷酯或者更好的季戊四醇酯。民航飞机单趟飞17000多公里都不用换机油。用到汽车发动机，理论上延长保养周期也是完全没有问题的。

　　 换油周期要由几方面决定，一是机油品质，二是行驶里程，三是使用时间，四是衰减测试。周期短或有些浪费；但如果时间长、润滑性能已衰减，还继续使用就会造成发动机部件受损，则是得不偿失。优质的全合成机油一般建议一万公里或一年，先到为准。但最保险的方法是，当新换一款机油，平时要留意发动机动力、噪音、流畅度；定期到修理厂检查。最后决定该车用这款机油的换油周期。