为了得到性能更好的机油，人类利用化学方法合成了各种机油，这就是化学合成机油，简称合成机油。
合成机油是一种人工制造的机油，在制作过程中，选用了各种天然物质进行化学分解，然后又和其它各种物质进行合成，最后才生产出合成机油。
合成机油生产厂家根据用户要求生产各类合成机油。换言之，根据使用目的不同，合成机油可以改变各种成分。
合成机油是现代化学技术进步的产物。合成机物的优点很多。例如合成机油的润滑性比植物机油高、摩擦阻力小、不容易氧化、清净性强。其缺点是低温流动性和耐热性较矿物机油差一些。
半合成机油和全合成机油是机油的两个分类（全合成机油里面一点矿物油的成分都没有，半合成多少有一点）。二者最大差别在于∶全合成油使用的温度更广，使用期限更长；同样的油膜要求，合成油可用较低的黏度就可达成，而半合成油就需用相对于合成油较浓的黏度才可达到如此要求。换句话说，在相同的工作环境里，全合成油用较低的黏度就可以达到保护引擎的目的。同样，在相同的工作环境里，全合成油因为使用期限比半合成油长很多，因此虽然成本较高，但是比较换油次数之后，并不比矿物油高很多。
全合成机油较之半合成机油具有以下特点：1、全合成机油有更好的高低温性能；2、有更长的换油周期；3、适合更恶劣的车况
合成机油的研制工作始于30年代。当时由于飞机用机油使用条件将严苛，要求一种性能更高的机油，一些化学工厂开始研制和生产合成机油。随着现代化学技术的飞跃进步，在最近20年左右，合成机油的性能有了很大的提高。在汽车和摩托车等行业，最早使用合成机油的是赛车，到目前为止，赛车大都不用植物机油而用合成机油。合成机油性能良好，普通车辆也可使用。其缺点是制造成本过高、价格。最近几年由于批量生产技术的进步，价格开始下降，一般的润滑油商店已经开始出售合成机油了。但是价格高于普通机油。最近随着对汽车排放要求越来越严，合成机油也应采取措施，以避免对自然环境造成污染。
