基礎油的合成部分為PAO或者復雜的酯醚類(ester)的機油。
最簡單說就是：機油裡隻含有PAO或酯類合成物(ester), 這種潤滑油被稱為全合成機油(fully synthetic或100百分比synthetic)，才是真正的化學合成機油。
頂級全合成的酯類油的優勢：
在一般情況下，油會在兩接觸面間形成一層連續的油膜。這層油膜起著液態潤滑的作用–防止金屬與金屬間直接接觸，從而減少摩擦。 潤滑油能否提供液態潤滑，取決於能否在兩個金屬表面上形成不斷裂的油膜。當這層油膜在重負的情況下斷裂，便會造成阻力和摩擦。
能在其它基礎油失效的條件下仍能保持優越的潤滑作用，這便是酯類油在臨界潤滑情況下的優勝之處 。 酯類分子中所含氧元素使它具有正電極；含氫元素使它具有負電極。由於電極作用，可以使酯類分子吸附在金屬表面，形成一層稱為黏附分子油膜的油層。正是這層黏附分子油膜使酯類油從其它因黏性而形成油膜的油中脫穎而出。
當引擎啟動的時候，潤滑油性能的好壞就更容易辨別瞭。那些半合成油膜的潤滑油，在引擎停止工作的時候會從金屬表面流走。當引擎再次啟動時，兩金屬表面的油膜已經消失，引致幹啟動的出現。相反，頂級全合成油可實現液態潤滑的黏附分子油膜即使是在引擎停止工作後，它也能夠存在於在兩金屬表面之間。也就是說以酯類作為基礎油的潤滑油，即使引擎停下來，也可以對引擎有著不間斷的保護。