多级润滑油是一种粘温性能好、工作温度宽、节能效果明显的润滑油品。在IS01989/1“石油工业名词术语-1”中于多级油定义为：一个多级润滑油的W粘度级号和100oC运动粘度级号之差至少等于15。具体地说，多级油既含有W粘度级号，又含有100oC运动粘度级号，而且两个粘度级号之差至少等于15。
只标有一个粘度级号或虽标有两个粘度级号，但其差小于15的油，称为单级油。例如；30号油、40号油等；又如20/20W油，该油同时符合20和20W粘度级号油的要求，但这两个粘度级号之差为0，因此它不是多级油，为单级油。
多级润滑油与单级润滑油的区别主要在于粘温特性不同。粘温特性是润滑油粘度随温度变化而变化的性能，粘度特性的好坏在国际上通常用粘度指数来表示，粘度指数是与标准油粘度随温度变化的程度比较而得出的相对数值。其值用该油品100oC和40oC粘度通过公式计算得出。粘度指数值越大，表示油的粘温性能越好。多级润滑油粘度指数通常都在130以上，而单级润滑油一般为75～100。
汽车发动机润滑油工作温度范围很宽，发动机起动时的最低油温，冬、夏季相差几十度，起动油温与大负荷运转时的最高油温相差更大。如果润滑油粘度过大，流动性和泵输送性差，将造成发动机起动困难或起动后润滑油送到润滑部位的时间过长，容易引起干摩擦，加速机件的磨损。试验表明：城市运行的汽车，发动机起动时的磨损约占2/3。另一方面，当温度高时，润滑油粘度过小，不利于形成流体润滑油膜而增加摩擦和磨损，甚至造成机件擦伤、拉缸等不良影响。
多级润滑油是在低粘度基础油中加入粘度指数剂（或称增粘剂）等配成的，它对解决低温起动问题、改善润滑性能是一项重大的技术突破。因为，粘度指数剂是由一些具有抗剪切性能的线型高分子有机化合物所组成，它们溶解在润滑油中，在高温时膨胀伸长，加大润滑油分子之间的阻力，使润滑油粘度不至下降太大，保持一定的粘度，形成一定厚度的油膜，起到应有的润滑作用。而当低温时这些有机化合物卷曲缩小，悬浮在润滑油中，润滑油分子之间的阻力因而减小，使润滑油粘度不致增加太多，以免引起发动机起动困难，增大磨损。
因此，多级润滑油具有良好的粘温特性，既有利于高低温条件下的润滑，又利于低温起动，且有良好的减摩、节能效果。国外有试验证明，使用多级油时可比单级油降低粘性阻力20％～45％。国内试验证明，各种粘度级号的发动机多级油比单级油节油1％～3％；多级发动机润滑油与多级齿轮油联合使用比单级油节油2％～4％。而且还有良好的减摩效果。
多级润滑油在冬季环境温度较低时会比单级润滑油更易起动。在环境温度下，发动机要达到一个最低的转速起动，这个最低转速称为临界起动转速。在严寒的冬季，气温很低，发动机的临界转速要增加，这是因为发动机润滑油的运动粘度在低温下增大得很大，需要克服的阻力也增大。因此发动机在冷起动时，润滑油的运动粘度越小，发动机的转速越大，发动机的冷起动性能越好。多级油在低温时的动力粘度比单级油小很多，容易起动。