合成油一般是指以聚α-烯烃(PAO)为基础油的润滑油，它是一种纯净物，并可以与矿物油相混溶。合成油对大跨度环境温度的良好适应性及大大延长换油期的特点，为越来越多的用户所青睐。然而，由于PAO基础油对添加剂溶解性差，因此通常会加入一种酯(一般是双酯和/或多元醇酯)，一同作为基础油。添加剂溶于酯类油，而酯类油又可与PAO互溶，从而解决添加剂在合成油中的溶解性问题。同样地，PAO会使密封橡胶收缩，而酯类油则会使橡胶膨胀。因此，当两种基础油共存时，对橡胶的影响会抵消。
当将一种典型矿物油型发动机油换为典型的合成型油时会产生一些问题。作为合成油基础油成分之一的酯具有突出的天然清净作用，它可将使用矿物油时因热氧化分解而在发动机内部形成的期膜清干净，浮在润滑油表面。这种表面的物质会堵塞过滤器，并堵塞油路导致供油不足。因此，要在使用了一段时间矿物油的发动机换用合成油时，一定要注意：在换油之前必须先清洗润滑系统，并在启动机器之前要仔细检查。