金属表面是一种具有多个活性中心的高能晶体结构。在水和氧气的存在下，容易发生电化学腐蚀。防锈油中的油溶性缓蚀剂是一种极性基团和长烃链的有机化合物。极性基团可以吸附在油与金属界面上形成保护膜，抵抗氧、水等腐蚀性介质对金属表面的侵袭，从而大大降低腐蚀的概率和速度。
防锈油中的油溶性缓蚀剂是一种表面活性物质，其分子极性强于水分子，对金属的亲和力高于水，是一种结构不对称的表面活性物质。可以更换金属表面的水膜，从而减缓金属的腐蚀速度；当防锈剂的浓度超过临界胶束浓度时，防锈分子将以非极性基团朝向极性基团的“反胶束”状态溶解在油中，并吸附和捕获极性的腐蚀性物质。并将其储存在胶束中，使其不与金属接触，起到防锈作用。不含防锈剂的基础油的协同效果很差，但不含基础油的油溶性缓蚀剂的防锈效果也很差。
防锈油的作用主要有两点：一是载体作用，它使各种功能添加剂在油中分散、发挥作用；二是油效作用，即缓蚀剂吸附较少的地方发生物理吸附；网状物进入防锈剂分子之间的定向吸附，与防锈剂分子一起。堵塞孔隙使吸附膜更加完整、致密。
