潤滑油的穩定性有抗氧化穩定性和熱氧化穩定性兩種。

一是抗氧化穩定性，厚層潤滑油(油層厚度超過200m  )在高溫和空氣中氧的作用下，具有抵抗氧化的能力，潤滑油在常溫下穩定，但在高溫下，油色略微變黑，粘度變化，酸值增大，產生沉淀。 一般來說，30度以下的潤滑油難以氧化，但150℃以上的氧化進行得很激烈。所以有些潤滑油會添加抗氧化劑以提高抗氧化穩定性。

二是熱氧化穩定性，薄層潤滑油(油層厚度不足200m  )在高溫下通過空氣中的氧抵抗氧化的能力。 此時，潤滑油的工作溫度高達200-300℃時，金屬對潤滑油的催化氧化作用也會加強。 氧化的結果是會形成密合性強的橡膠膜，與金屬工件相接觸時，磨損會增加，功率會降低，導致熱傳導困難，嚴重時工件燒毀。