合成润滑油不同于传统矿物油经由原油提炼出来，合成润滑油是通过有机合成方法制备的液体润滑剂。以石油为原料，以分馏、精制和脱蜡等过程而得到的润滑油，均系碳氢化合物的混合物，而合成润滑油的分子结构中，除了含碳、氢元素外，还分别含有氧、硅、磷、氟、氯等元素。合成润滑油用途主要是用于润滑功能上，但也使用于热传导、动力传递、电子绝缘、以及抗腐蚀等方面的应用。
合成润滑油的研究是由合成碳氢化合物开始的，早在1929年，美国就开始生产聚α－烯烃和聚1－丁烯合成油。随后在二次世界大战时德国首先采用了二元酸酯类（DibasicAcidEsters）作为润滑油，开启了合成油的实务用途。战后，航天工业、原子能工业的发展又大大促进了合成润滑油的发展，特别是20世纪50～60年代期间，品种发展很快。20世纪70年代起，合成润滑油推广到民用工业，需求量迅速增长。
合成润滑油是由合成基础油与添加剂调配而成。合成基础油简单的说是以化工原料，通常是低分子量化合物，经由化学合成的方法制造出具设定分子结构体与具设定特性的化合物。其分子排列整齐，抵抗外来变数的能力自然很强。因此，与矿物油相比，合成润滑油具有优良的粘温性和低温流动性、良好的热氧化安定性、润滑性和低挥发性，以及其它一些特殊性能如化学安定性和耐辐射性等，而且各类合成润滑油的性能又各具特色，因而能够满足矿物油所不能满足的使用要求。如矿物油在提炼过程中因无法将所含的杂质完全除去，因此流动点较高，不适合寒带作业使用。而合成油因不含杂质，其流动点可达零下50℃以下，如飞机、太空飞船、潜艇等所遇气候温度相差悬殊的场合，则非使用合成油不可。这就是合成润滑油虽然价格较贵仍能不断发展的重要原因。
根据化学结构的不同，合成润滑油可分为合成烃油、酯类油、磷酸酯、硅油、含氟油、聚醚等。每种合成润滑油都有其独特的化学结构、特定的原料和制备工艺、特殊的性能和应用范围。