Về mặt lý thuyết, chức năng cơ bản của dầu nhờn động cơ là bôi trơn (giảm ma sát và giảm mài mòn) cho các bộ phận chuyển động trong động cơ, chống ăn mòn, làm mát, làm kín buồng đốt và làm sạch động cơ.
Bên cạnh đó, ngoài chức năng bảo vệ động cơ, dầu nhờn động cơ hiện đại còn phải có thời gian sử dụng dài và tương thích với các bộ phận xử lý khí thải được lắp trong động cơ.
Tùy theo loại động cơ mà dầu nhờn động cơ sẽ được thiết kế thích hợp để đáp ứng tốt các yêu cầu bôi trơn riêng biệt.
Bôi trơn: Dầu nhờn được sản xuất với nhiệm vụ quan trọng hàng đầu là bôi trơn. Do động cơ xe được cấu thành từ rất nhiều các chi tiết kim khí như piston, trục cam, xu-páp… Khi động cơ vận hành, lực ma sát được sinh ra giữa các bộ phận này với nhau là rất lớn. Do đó, dầu nhớt được thiết kế để giúp cho piston chuyển di lên xuống nhẹ nhàng, êm ái trong lòng xi-lanh. Hệ thống bơm sẽ phun dầu nhờn vào mọi ngóc ngách bên trong động cơ để tạo thành lớp đệm trơn trên bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết, làm giảm lực ma sát và tăng hiệu suất vận hành. Đồng thời, việc hạn chế tiếp xúc trực tiếp giữa các chi tiết giúp giảm thiểu sự mài mòn các bề mặt kim khí, có tác dụng bảo vệ và tăng tuổi thọ của động cơ.
Làm mát: Khi động cơ hoạt động, nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu là rất lớn. Nhờ quy trình luân chuyển liên tiếp, dầu nhớt sẽ có tác dụng làm mát, tránh được tình trạng quá nhiệt của động cơ.
Làm kín: Trong quá trình vận hành, dầu nhớt có tác dụng như một lớp đệm mềm không định hình bịt kín khe hở giữa piston và thành xi-lanh để giảm thất thoát áp suất sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu.
