抗氧劑根據作用機理可分為兩種，一種為鏈反應終止劑，另一種為氧化物分解劑。自由基鏈鎖反應可分為鏈的引發、鏈的傳播、鏈的終止三個過程。所有的抗氧劑都是用來組織潤滑油的氧化，并對已氧化部分起切斷氧化鏈鎖終止反應的作用。
（1）鏈反應終止劑，這種氧化劑可提供一個活潑的氫原子給氧化初期生成的活潑自由基，從而生成較穩定化合物，使鏈反應終止。酚型和胺型化合物屬于這類氧化劑。一般在較低溫度下，酚型抗氧劑比胺型抗氧劑的感受性好，而胺型抗氧劑高溫下的抗氧效果較為突出。但是胺型抗氧劑有一定的毒性，而且顏色較深。
酚型抗氧劑由于分解溫度較低，使用溫度一般好控制在100℃以下，故多用于透平油、液壓油、變壓油等工業潤滑油中。其中以2，6二叔丁基甲酚為代表，其加入量約在0.1％-1.0％,若和金屬鈍化劑復合使用可以延長油品使用壽命,并減少抗氧劑用量.為了客服分解溫度低的缺點,發展了雙酚型抗氧劑,分解溫度可提高到150-170℃,如4,4-亞甲基雙(2,6-二叔丁基酚)等.
胺型抗氧劑也屬于鏈鎖反應終止劑,優點在于分解溫度高,缺點是成本高,毒性大,使用中易變色并生成沉淀而多用于合成油中,其代表品牌有N,N-二仲丁基對苯二銨等，被稱為高溫抗氧劑，其用量少。
（2）過氧化物分解劑，過氧化物分解劑能破壞氧化反應中生成的過氧化物，使鏈反應不能繼續發展。同時，在氧化過程中能生成分解過氧化物的產物，而這種產物也對氧化起抑制作用，從而使穩定性增強。含硫、磷類化合物屬于這類抗氧劑。二烷基二硫代氨基甲酸鹽類化合物即具有收集自由基的作用，也有過氧化物分解的作用。ZDDP在使用過程中能生成分解過氧化物的產物，從而起到終止油品氧化的作用。
二、金屬減活劑的作用
在油品的氧化過程中，金屬離子在油中可能產生氧化還原反應，即使含量很低，也能對油品的自動氧化過程中的自由基鏈反應起加速作用，因此把金屬屏蔽起來對提高油品氧化穩定性有利。這類抗氧劑能與金屬離子形成絡合物，防止金屬參與氧化反應，當與其他抗氧劑一起使用時，能顯示出特別強的增效作用。
金屬離子對油品有著催化氧化作用，故為了提高油品的抗氧化能力，除了加抗氧劑外，還需加金屬減活劑或金屬鈍化劑。油中溶解的金屬離子的存在加速了氧化反應的進行。金屬減活劑是由含S、P、N或其他一些非金屬元素組成的化合物。其作用在于與金屬離子生成螯合物，或在金屬表面生成保護膜，從而組織金屬變成離子進入油中，這樣不僅減弱或抑制了金屬及其離子對氧化的催化作用，成為有效的抗氧劑，同時也是銅腐蝕抑制劑、抗膜劑和防銹劑。因此在各種油品中都得到廣泛的應用。
