油性切削油一般多以低粘度矿物油为基质，再与其它添加剂混合制成，使用时不需要再稀释。 矿物油有许多不同的种类，而其特性也有所不同。有些适合做切削油，有些则不适合，中东的油和委内瑞拉的油不相同，即使同一区域不同油井所生产的油也不尽相同。通过种种炼制过程，在一定程度内，可以改变油品的特性。但油的某些特性是难以改变的，也就是说在添加剂加入前，选择合适的基础油。
矿物油是多种碳氢化合物的混合物，因为碳链接构的不同，而有石蜡基、环烷基及芳香烃基等几类不同的成份类别。其中以石蜡基油比例较高，含芳香烃较少的基础油用来制造切削油较佳。这种成份的油品，可以用特殊溶剂炼制技术得到，同时也具有高黏度指数的特性。这种油品在高温下，黏度较稳定。高黏度指数油品因为具有以下特性：
1.不易氧化，使用寿命较长；
2.对温度变化影响较小，在高温下（如刀具前端）薄膜强度较佳；
3.对皮肤较无害（在高黏度指数油品炼制过程中，可将一些有致癌因子的芳香烃结构除去）；
4.机械的橡胶部分较不易损害。
油性切削油的重要特性如下：
1.黏度
黏度是油品维持本身稠度的能力，在油性切削油中扮演重要角色。低黏度油较稀薄，有较好的渗透力及湿润力，如果选择适当的添加剂，可使油更快速的到达切削区。并且因为稀薄，其冷却、清洗能力均较佳。高黏度油较稠密，分子较大，有较佳的润滑性及较大的金属表面隔离能力，但是流动性及冷却性不如低黏度油。
2.润滑
金属在切削时，随着工件材料的不同和切削速度的不同，会产生不同的热量和压力，润滑作用主要是牵涉到刀具面在滑动区间的润滑，润滑过程包含三种基本机械理论：
a.液动润滑
（物理上分离）液动润滑是润滑油介于刀具面和工作面之间作物理分离，并无化学反应发生。黏度较高或较稠的油具有较大的分子，因此有较佳的分离效果。在刀具滑动区间有较大负荷及压力时，矿物油的黏度会升高，因此改进了它的润滑性，这种特性称为弹性液动润滑。但是在滑动区间内，刀具与工作件在加工时所产生的压力过高时仍会将油挤出，因此以具有物理上分离特性的纯矿物油作为润滑油使用，并非是十分有效的方法。单靠矿物油润滑只能从事一般金属的轻负荷加工，如果要用于硬性金属（不锈钢、合金钢等）加工，则需另外加添加剂。
b.边际润滑
在边际润滑中，将极性物质加入矿物油中，会在工件面和刀具面形成有化学键结合的有机薄膜。这种薄膜会黏附在金属表面，因此耐磨性比单纯以油分子隔离工件及刀具的效果更好。脂类物质早已用为矿物油添加剂，用来制成可产生合适有机薄膜的润滑油，脂类对改进切削有极显著的效果，这有助于刀具寿命的延长。常用的脂类添加剂有油酸脂、硬脂酸脂、菜籽油和它们的衍生物，目前亦有为数众多的合成脂类被使用。天然脂类、脂酸类和它们的衍生物能与金属表面形成单一分子薄膜，这种碳氢键薄膜会形成金属外表皮，这种膜是由金属与脂类反应所产生，称为肥皂金属。脂类添加剂会产生有机膜，它可以避免金属的直接接触，直到温度升高至薄膜的熔点之前都有保护效果。其温度约在100℃~200℃，例如在易削钢和铜合金等原料的低负荷加工时就会达到此温度。使用在更高压、高温度的加工时，则需加入极压添加剂。
c.极压润滑
在大多数的切削加工中，刀具前端温度高于边际润滑温度的范围，因此需要使用能产生较高熔点薄膜的添加剂。这种添加剂为无机物，氯及硫是两种较常用的元素。当使用氯、硫添加剂时，添加剂与金属表面产生化学反应，形成一层低摩擦力的金属衍生物薄膜。它具有类似干式润滑的效果，可以防止金属表面的磨损及熔合，氯膜可耐600℃，而硫膜可耐1000℃。氯、硫为极压添加剂，氯以氯化矿物油型态加入。硫可以许多型态加入切削油中，一般以硫化脂最普遍。
硫化脂如讨论它与铜反应情形，可区分为活性硫和非活性硫两种，活性硫会造成铜锈，非活性硫因为硫与脂结合物化学安定性高，所以和铜不反应。硫也可以用溶解方式来加入矿物油或脂肪中，在这种情形下，活性极大，此种混合物一般称为硫化油。
经过实地观察得知，如果将硫和氯二者加入切削油中，比个别只加入一种的效果好。确切的原因并不十分了解，可能的解释是硫可将加工温度降低至某个程度，在那温度下氯的效果极显著；亦可能是混合型态的硫/氯所形成的薄膜较强，故而有较佳的润滑性。
切削油中的硫及氯在切削区之前，亦可能以渗透方式进入金属结构中，因此降低了金属强度，使切削加工易于进行。
