Los aditivos antioxidantes sirven para impedir la formación de productos oxidantes en el aceite y en la gasolina. Los aceites minerales refinados presentan a temperatura ambiente una cierta resistencia a la oxidación; sin embargo, a temperaturas superiores a 80-100 °C, se oxidan muy fácilmente, sobre todo cuando sufren barboteo. Estas condiciones se cumplen en el bloque de los motores, así como en las cajas del cambio y del diferencial, donde la temperatura media del aceite alcanza fácilmente los 120-150 °C. La presencia de algunos metales como el cobre y de partículas sólidas extrañas favorece la ulterior oxidación del aceite.
Los productos de la oxidación son de naturaleza acida, lo que explica su acción corrosiva. Además, ayudan a aumentar la viscosidad del aceite. Por consiguiente, si se producen fenómenos de oxidación muy frecuentes, se llega a la formación de lacas y posos sobre los metales. El resultado definitivo de la oxidación es una mala lubricación, que a la larga ocasiona graves daños a distintos órganos mecánicos.
Los aditivos antioxidantes actúan descomponiendo los peróxidos orgánicos (que no son más que productos intermedios de oxidaciones y generadores de oxidaciones en cadena), o bien inactivando los metales que desempeñan acción catalítica (aceleradora) en el proceso de oxidación. Los aditivos más usados son a base de ditiofosfatos de cinc, de productos resultantes de la reacción entre pentasulfuros de fósforo y definas o terpenos, y de tio-olefinas.
También las gasolinas tienden a oxidarse, sobre todo si se conservan durante mucho tiempo, originando productos viscosos. Se evitan tales oxidaciones añadiéndoles aminas o fenoles, al igual que para los lubricantes.