1.正常氧化作用
机油在发动机里循环，长期在高负荷大功率高温的环境中运转，机油发生氧化变黑，这是正常现象。而且，若机油经常处于高温条件下，那么机油的氧化速度会加快。
2.分散清洁作用
机油是由基础油和添加剂组成的，基础油是主要成分，而添加剂虽然含量不高但却赋予了机油一些新的性能。机油的分散清洁作用，就是“清洁分散剂”所带来的性能。清洁分散剂为碱性制剂，能利用自身亲油、亲水和极性基团的性质起到增溶、分散、洗涤、中和的作用，将发动机内的积碳、漆膜、油泥等沉积物分散、溶解到机油中，从而保持发动机内部清洁。这些沉积物溶入循环的机油中，当然会使机油变得浑浊、变黑。
3.烟尘颗粒污染
发动机正常工作的时候，燃料和机油的可燃混合气会因为压力在活塞环和气缸之间不停地运转并转移至曲轴箱内。若可燃混合气没有得到完全燃烧，就会产生烟尘粒颗粒，即会对机油造成污染，使机油颜色变黑。
4.铁屑杂质混入
发动机运转的过程中，零部件摩擦会产生极少量的铁屑，铁屑混入机油中也会导致机油颜色变黑。
可见，即使是新车，当使用的时间长了，机油在其中循环运转也会变黑；而如果是车龄较长的车辆，发动机内难免会沉淀一定的积碳、油泥等沉积物，具有良好分散清洁性能的机油在其中起到清洁洗涤作用，机油自然会变黑。清洁性能越好的机油，在车龄较长、发动机内沉淀物较多的车辆中越能发挥分散清洁的作用。因此，机油变黑无关机油的品质。
如果在之前的车辆养护中存在保养不当，或使用了品质不好的机油，导致发动机内部沉积物过多，之后再使用清洁性能较好的品质机油，新的机油自然会将这些沉积物洗涤、溶解而变黑。这些浑浊的沉积物并非是由新机油造成的，而是由之前的不良养护行为日积月累形成的。
机油变黑并不代表机油变质，可以通过看机油流动性、闻机油是否有异味、触摸机油感受质感和用慢速定性试纸测试分辨机油是否变质。全合成机油的使用周期较长，矿物油的使用周期最短，半合成机油介于两者之间。通常来说，车友们按照保养手册使用半合成机油或全合成机油，在指定的保养周期内是不存在机油变质问题的。如果车辆使用较频繁，工况较差，发动机长期大功率高负荷运转，那么则需适当缩短保养周期，及时更换机油和机滤，让发动机得到充分的润滑保护。
