理想的润滑油应该具有连续、稳定的黏度。高温时有足够的黏度，可以保持完整的润滑油膜，防止金属间的接触摩擦；低温时具有较小的黏度和出色的低温流动性，保证机油快速到达润滑部位，减小机械磨损。
一些型号的单级油在低温时可以满足黏度要求，但随着发动机工作温度升高，黏度会降低很多，无法形成良好的润滑油膜，导致润滑不良。另一些型号的单级油能满足高温时的黏度，但在低温时，机油的黏度较大，造成启动困难、磨损加大等问题。
美国汽车工程师学会（SAE）将发动机油的黏度等级分为SAE0W、SAE5W、SAE10W、SAE15W、SAE20W、SAE25W、SAE20、SAE30、SAE40、SAE50、SAE60共11个等级。标有“W”字样的油品具有良好的低温性能但其高温黏度很小，“W”前的数字越小，表示其低温性能越好。同时具有低温启动性、高温润滑性的机油称之为多级油，如5W/30、10W/30、10W/40、15W/40、20W/50、25W/60。以15W/40为例，表示低温可以满足15W的要求，高温可以满足40W的要求。
冬季，发动机需使用低黏度机油，以便于早晨启动；夏季则需用黏度稍高的机油，保证高温状态仍能形成油膜。多级油具适用于较宽的温度变化范围，可以四季通用。多级油拥有更好的黏度保持性，在高温下，黏度较高，减少了机油蹿漏到燃烧室中的几率，使机油消耗下降，更加节能环保。使用多级机油与使用同样黏度的单级油相比，能节省2％~3％的燃油。