判斷一款機油是不是全合成機油，主要看它的基礎油。
美國石油協會API將機油的基礎油分為五類：一類溶劑精製礦物基礎油，灰分和含硫量較高；二類輕度加氫礦物基礎油，相比一類而言硫含量降低，飽和度上升；三類HC合成基礎油，HC的意思是加氫裂解，相比二類基礎油而言，HC合成基礎油的粘度指數有所提升；四類PAO基礎油，粘度指數比前三種更高，硫含量為0%，飽和度100%，抗氧化性、粘度指數均比前三類更好。
一、二、三、四類不能概括到的基礎油統稱為五類基礎油，出於環保等原因，德國一般不將此類基礎油用於車輛，大多用於工業領域，因此在本文中不作討論。
理論上來說，只有100%使用四類PAO基礎油調配而成的機油才能被稱為全合成機油。
由於不含硫，全合成機油使用時更長效且排放更環保：
在API定義中，一類基礎油的硫含量>0.03%，三類基礎油硫含量<0.03>
全合成機油雜質更少，清潔性能更好：
一類基礎油（右）膠質含量較高，因此顏色泛黃；而四類基礎油（左）提煉自瓦斯和天然氣，非常純淨，呈現出透明的顏色。
由於全球可用的PAO基礎油價格大幅上漲，當下全球範圍內很多油品生產商在生產“全合成機油”時不再單獨使用純PAO基礎油，而是在PAO基礎上添加了三類HC合成基礎油進行混合調配。在美國、中國等很多國家，使用三類HC基礎油調配的機油也完全可以被定義為“全合成機油”，而且這樣做也滿足車廠的認證要求。
但是，德國對全合成的定義更加嚴格——只有僅使用PAO作為基礎油的機油才能被稱為“全合成機油”，而使用三類HC合成基礎油調配的也只能稱為“HC合成機油”。
2018年6月21日，聯邦法院（德意志聯邦共和國最高法院）進行了判決。判決再次重申，在德國，非純PAO基礎油調配的機油不可以被稱之為“全合成”機油。
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