Când cuvântul „ulei” este folosit fără un context special, trebuie înțeles că se referă la produsul rezultat din rafinarea țițeiului – de exemplu, ulei de motor sau ulei de motor. Proprietățile uleiului îl fac unic de neînlocuit ca lubrifiant pentru vehicule și alte mașini. Uleiul este versatil din două motive: poate fi produs într-o varietate de grade, plus zeci de aditivi au fost dezvoltați, crescând gama sa utilă de aplicabilitate. A face uleiul un produs viabil necesită o aprovizionare mare de materie primă și capacitatea de a-l obține și procesa la un cost rezonabil. Cele mai importante două proprietăți ale uleiului sunt că promovează libertatea de mișcare a pieselor nestaționare și reduce producția de căldură care poate provoca blocarea motorului.
Din punct de vedere chimic, uleiul de motor din comerț este în mare măsură un amestec de hidrocarburi – compuși organici formați din hidrogen și carbon – care se găsește în cea mai mare parte a lanțurilor drepte și ramificate, deși în general sunt prezente unele hidrocarburi inelare sau ciclice. Compoziția țițeiului variază oarecum în funcție de regiunea geografică, ceea ce îi face pe unii să argumenteze în favoarea petrolului obținut dintr-o zonă față de cel al alteia. Unii, de exemplu, consideră că țițeiul originar din Pennsylvania (SUA) produce ulei de motor superior, deoarece are un conținut ridicat de parafină, dar un nivel scăzut de sulf, azot și asfalt.
Într-un motor intern, piesele în mișcare sunt scăldate în ulei de motor. Între aceste părți se formează o peliculă de ulei, reducând efectiv frecarea cinetică și căldura dăunătoare. Nu numai că uleiul menține mașinile în funcțiune la rece prin reducerea frecării, dar, deoarece în funcționare este un fluid relativ „subțire”, transportă căldura. Nimic din toate acestea nu ar fi de folos, totuși, dacă proprietățile uleiului nu ar rezista la căldură – dacă uleiul nu ar fi stabil termic. Pe măsură ce metalul se extinde atunci când este încălzit, dacă nu este răcit corespunzător, piesele în mișcare fierbinți pot fi forțate să intre în contact complet, oprite și chiar topite, distrugând mecanismul.
Alte două proprietăți benefice ale uleiului includ inhibarea coroziunii suprafețelor metalice, cum ar fi oțelul, și îndepărtarea murdăriei și a detritusului prin detergenție. Deoarece uleiul de motor conține invariabil o „nesaturare” chimică – legături duble sau triple carbon-carbon – și este expus la oxigen în prezența unei călduri considerabile, oxidarea are loc pentru a forma acid carboxilic, care atacă metalul. Această slăbiciune în proprietățile naturale ale petrolului este redusă efectiv prin cercetările de laborator efectuate de chimiștii petrolieri, care dezvoltă și testează noi aditivi, care sunt apoi testați în teren folosind vehicule de flotă. Adesea, aditivii detergenți pe bază de azot ajută la menținerea supapelor motorului în stare impecabilă.