冷凍機油變質的主要原因有以下幾個方面：
混入水分 冷凍機油在生產過程中都經過嚴格的脫水處理，本應不含水分，但脫水的冷凍機油有很強的吸濕性，當冷凍機油和空氣接觸時，能夠從空氣中吸取水分。因此在儲藏、運輸和灌入制冷系統過程中，與空氣接觸后會混進一些水分。另外，也有可能是制冷劑氨中含水分較多，使水分混入冷凍機油。冷凍機油含有水分，會加劇油的化學變化并引起對金屬的腐蝕作用，同時，還會在膨脹閥處引起結冰，造成堵塞故障。
氧化 冷凍機油在使用過程中，當制冷壓縮機的排氣溫度較高時，就可能引起氧化變質。發生氧化時，芳香族烴變成暗黑色的氧化物，它不溶解于冷凍機油中。當冷凍機油在高溫下和墊片、制冷劑、水分、金屬、空氣相接觸時，會引起分解、聚合、氧化等反應生成瀝青質的結焦，甚至出現純粹的焦炭。這些物質附著在閥片上，將影響氣閥的工作，同時也會阻塞過濾器、油路及膨脹閥。此外，還會導致冷凍機油黏度升高，潤滑性能下降。冷凍機油的機械雜質會加劇運動件摩擦面的磨損，會加速它的老化或氧化變質。
污染 若裝冷凍機油的容器不清潔，有銹或有少量其他牌號的油，會降低冷凍機油的黏度，甚至會破壞油膜的形成，使軸承和其他潤滑面受到損害。在制冷機的修理過程中，有時缺乏原規定的冷凍機油，而添加入另一種牌號的冷凍機油，如果它們含有不同性質的抗級化添加劑，混合在一起時，有可能產生化學變化，形成沉淀物，使壓縮機的潤滑受到影響。
若發現冷凍機油已變質，就應該更換新油，換下來的油就不要再繼續使用。
