Dầu động cơ là một hỗn hợp rất phức tạp, bao gồm các chất hydrocarbon (lấy từ dầu mỏ hoặc tổng hợp) và phụ gia. Phân tử dầu thường có xu hướng phân hủy dưới nhiệt độ cao, áp suất lớn. Tuy nhiên, việc dầu mất phẩm chất lại phụ thuộc vào một thành phần chiếm tỷ lệ rất ít, từ 0,01 đến 5%. Đó là chất phụ gia.
Phụ gia là các thành phần hữu cơ được thêm vào nhằm tăng độ nhớt, chống ăn mòn, chống đóng cặn để giúp động cơ bền hơn. Đây là những chất rất dễ phân hủy, đặc biệt ở những nơi có điều kiện khắc nghiệt như dưới piston.
Việc nước ngưng đọng trong dầu cũng khiến phụ gia phân hủy, tạo axit ăn mòn các chi tiết kim loại. Vì vậy, nếu dầu bị đen và đặc là dấu hiệu cho thấy phụ gia đã bị phá hủy. Đó là lúc cần phải thay dầu và bộ lọc.
Các chất bẩn cũng là một nhân tố ảnh hưởng tới thời hạn thay dầu. Gần như không có cảm biến nào đo được độ bẩn của dầu động cơ. Ngày nay bộ lọc và các chi tiết rất kín khít nhưng nếu vận hành ở những nơi nhiều bụi, bạn cần thường xuyên xem dầu có bẩn hay không.
Thông thường, dầu tổng hợp bền hơn do các thành phần không dễ bị phá hủy. Chẳng hạn một chiếc xe đổ dầu tổng hợp đi dưới điều kiện thời tiết ấm, tải trọng nặng có thể thay sau 16.000 km. Cùng điều kiện đó, dầu thường cần phải thay sau 10.000 km.