通常所说的全合成机油是指以四类和五类基础油为基础油的润滑油，其中四类代表是聚阿尔法烯烃PAO，五类代表是酯类Ester和聚乙二醇 PAG。
对于润滑油基础油不了解的车主可能会认为，基础油的类别越高，产品也就越高档，认为5类>4类>3+类>3类>2类>1类。3>2>1是成立的，但是5>4>3+是不成立的。
第五类基础油分类其实是个垃圾桶，只要不属于前面几类，又不愿意给他们单独分类，所以就把他们都放到了个大类里，例如石脑油，硅油，多元醇酯，聚酯，PAG和PFPAE。
目前大部分的全合成机油是聚阿尔法烯烃PAO为主。但是生产PAO有多种工艺，目前中国有三家石化企业也能用最原始的软石蜡热裂解法生产出PAO，但粘度指数很低，只有90-95。
PAO用于民用车用润滑油生产时，通常要求粘度指数在不加入添加剂的情况下达到135-140。如果有一家企业用国产的PAO来生产润滑油，完全可以标“全合成”，但实际质量也就普通矿物油的水平。
上图为五类基础油的主要技术参数和特性描述。从左向右依次为：分类，成分，粘度指数，挥发度，极性，粘度/压力，添加剂相容性，倾点，闪点，EHD和成本比。
PAO是一种特点非常鲜明的材料，它本身的组成分子非常单一，24K纯。纯到它几乎没有了极性，没有极性就很难附着在金属表面上，没法起到润滑作用；自己不容易产生积碳和胶质，但也不溶解积碳和胶质，更不能把积碳分散在机油中带出发动机。
如果不加入添加剂改变它的特性，直接往发动机里加入100%的PAO，等于加入了一个什么都不干，还有洁癖的懒汉。所以，仅此一条，所谓“100%PAO的全合成机油”就是扯淡话，难道加进去的添加剂不占体积和质量百分比的吗？
每个分子中碳原子数
垂直黑线是PAO，蓝色钟形是壳牌的VHVI技术基础油（3类或者以上），红色是矿物油。可见PAO只有单一分子结构，化学和物理结构极其一致和稳定。
大多数PAO全合成机油都是和5类基础油中的酯类按比例调和的，因为PAO还有一个缺点，它导致橡胶密封材料收缩，酯类也有一个缺点，就是导致橡胶密封材料膨胀，化学工程师把他们两个凑在一起，让他们互相抵消，就不担心橡胶密封材料受影响了。通常会按照PAO 75%，酯类 25%进行配比。
PAO由于具有极其稳定的特性，能耐受极低温度。据说我们国家预警机上大功率雷达的冷却液就是PAO材料。