Olej podczas pracy poważnie zmienia swoje własności, co nazywane jest starzeniem się oleju. Zmiany te są spowodowane zarówno procesami chemicznymi, którym ulegają składniki oleju, jak też wpływem zanieczyszczeń przedostających się do oleju w warunkach eksploatacji. Widocznymi skutkami starzenia się oleju silnikowego są gromadzące się w nim szkodliwe substancje o charakterze kwasów, żywic i osadów węglowych. Osady te częściowo są zawieszone w oleju, a częściowo się z niego wytrącają i osadzają na częściach smarowanych silników, a wytworzone kwasy organiczne działają korodująco na metale.

W dużym zakresie lepkość oleju zmienia się pod wpływem powstawania związków o większym ciężarze cząsteczkowym, jak też wskutek ścinania oraz wskutek rozcieńczenia paliwem. Zewnętrznymi objawami starzenia się oleju są zmiany jego zabarwienia (silne ściemnienie), zwiększenie lub zmniejszenie lepkości (zależnie od stopnia ścięcia i stopnia rozcieńczenia paliwem), charakterystyczny zapach spalin i benzyny oraz zawartości ciemnych, skoksowanych osadów. Jedną z głównych przyczyn pogarszania się jakości oleju w czasie eksploatacji jest jego utlenianie. Oleje utleniają się wskutek działania tlenu zawartego w powietrzu. Tlen łatwo reaguje z pewnymi składnikami oleju, dając w pierwszej fazie utleniania nadtlenki, które są związkami nietrwałymi i szybko się rozkładają. W dalszych fazach procesu utleniania powstaje wiele innych związków, jak: kwasy, żywice, asfalteny, karbeny, karboidy itp.

Charakter tworzących się produktów i intensywność reakcji utleniania zależą od składu chemicznego oleju, od czasu stykania się jego z powietrzem oraz od temperatury. Duży wpływ na przebieg procesu utleniania wywiera też ciśnienie i katalityczne oddziaływanie metali. Zasadniczym jednak czynnikiem decydującym o zapoczątkowaniu procesu utleniania jest temperatura. W miarę podwyższania się temperatury szybkość reakcji utleniania znacznie się zwiększa. Na przykład w normalnych warunkach atmosferycznych oleje mineralne praktycznie nie utleniają się. O ile w temperaturze do 300ºC występują tylko reakcje utleniania, to w wyższej temperaturze następuje rozkład termiczny oleju połączony z koksowaniem i spalaniem oraz intensywnym osadzaniem się osadów węglowych. Jeżeli temperatura oleju przez dłuższy okres czasu jest wyższa niż 150ºC, to można się spodziewać, że występują w smarowanym silniku wszystkie ujemne zjawiska związane z intensywnym starzeniem się oleju. W czasie utleniania oleju tworzą się różne nowe substancje szkodliwie wpływające na pracę silnika spalinowego. Spośród produktów utleniania bardzo niebezpieczne działanie wykazują kwasy organiczne, które w sprzyjających warunkach korodują części silnika. Poza kwasami, w oleju powstaje wiele innych produktów utleniania, które w nim się nie rozpuszczają i w postaci osadów gromadzą się na częściach silnika lub krążą wraz z olejem w układzie smarowania. Osady te osadzając się w przewodach olejowych utrudniają przepływ oleju i odprowadzenie ciepła. Jednym z objawów utleniania się oleju jest zwiększenie się jego lepkości, wywołane powstawaniem nowych typów węglowodorów o większym ciężarze cząsteczkowym.

W smarowanym silniku olej często styka się z powietrzem. Otaczające nas powietrze nigdy nie jest czyste, zawiera pył, kurz, dym i inne zanieczyszczenia. Podczas smarowania silnika do oleju przedostaje się również paliwo i produkty jego spalania oraz cząstki metalu startego z współpracujących części silnika. Do układu smarowania może przedostawać się też para wodna. Powstająca woda miesza się z produktami utleniania oleju, tworząc trwałą, nierozpuszczalną emulsję, tzw. szlam. Szlam osadza się w misce olejowej, zatyka siatki filtrujące i utrudnia przepływ oleju.
Innym szkodliwym zanieczyszczeniem, przedostającym się do oleju z przedmuchanymi z komory spalania gazami, są cząstki koksu pochodzące z niepełnego spalania paliwa.