基础油按照质量等级可分为I类、Ⅱ类、Ⅲ类、IV类、V类这五种类别。I类基础油是溶剂精制矿物油；II类基础油是经过加氢裂化而得的矿物油；III类基础油是经过深度加氢异构脱蜡的基础油；IV类基础油是指聚α-烯烃合成油，也叫PAO；V类基础油指的是除I～IV类基础油之外的其他合成油，包括(合成碳氢化合物、酯类、硅油等)植物油、再生基础油等。
I类基础油是溶剂精制矿物油，含硫量比较高，也含有不同的杂质，主要是通过物理提炼生产，原料的分子化学结构在生产过程中不会发生变化，不改变烃类结构。使用这种机油的特点是性能与原料质量直接相关，因此，该类基础油在性能上受到限制。
II类基础油是通过组合工艺(溶剂工艺和加氢工艺结合)而制得，生产工艺主要以化学过程为主，不受原料限制，在性能上可以改变原料的化学分子结构，能够改变原来的烃类结构。因而II类基础油杂质少，饱和烃含量高，热安定性和抗氧性好，低温和烟炱分散性能均优于I类基础油。
III类基础油是经过深度加氢异构脱蜡而得的基础油，与II类基础油相比，高粘度指数加氢基础油又称非常规基础油(UCBO)，采用全加氢工艺制备。III类基础油在性能上远远优于I类基础油和II类基础油，尤其是具有高粘度指数和低挥发性，可以用在更高要求的场合，污染物减少。
IV类基础油指的是聚α-烯烃（PAO）合成油，这类合成油的原料是就是天然气。常见的生产方法有石蜡分解法和乙烯聚合法。PAO根据聚合度不同可分为低聚合度、中聚合度和高聚合度，用于制备不同的油品。PAO通常通过添加添加剂来实现更高的润滑性。PAO机油具有超高的粘度指数、优异的抗氧化性、热稳定性和低挥发性，能满足越来越高的润滑油性能要求。
合成基础油简单来说是指人们应用化学的方式按照需要的分子结构用其他材料化学合成的油品，因为化学合成能够在固定的条件下按照人的设想生成更加理想的分子结构，所以技术条件成熟的情况下合成油较矿物油更加而且饱和度高，碳氢结构链更加稳定。以PAO为基础油的全合成润滑油具有优异的润滑保护作用，发动机在动力性、燃油经济性、耐久性、耐高温性等方面具有优异的性能。除了科学的配方，还得益于PAO突出的性能特点。包括优异的高温稳定性、高粘度指数、良好的氧化稳定性、低倾点和良好的低温流动性。
V类基础油指的是除I～IV类基础油之外的其他合成油，包括(合成碳氢化合物、酯类、硅油等)植物油、再生基础油等。V类基础油具有良好的热氧化安定性、低挥发性、高黏度指数、低硫/无硫、低黏度、环境友好等优势，它是全合成润滑油中级别、性能最高的润滑油。