機油冷卻器的作用是冷卻潤滑油，保持油溫在正常工作范圍之內。在大功率的強化發動機上，由于熱負荷大，必須裝用機油冷卻器。發動機運轉時，由于機油粘度隨溫度升高而變稀，降低了潤滑能力。因此，有些發動機裝用了機油冷卻器，其作用是降低機油溫度，保持潤滑油一定的粘度。機油冷卻器布置在潤滑系循環油路。

發動機機油冷卻器分為水冷式和風冷式，風冷式機油冷卻器的芯子由許多冷卻管和冷卻板組成，在汽車行駛時，利用汽車迎面風冷卻熱的機油冷卻器芯子。 風冷式機油冷卻器要求周圍通風好，在普通轎車上很難保證有足夠的通風空間，一般很少采用。在賽車上多半采用這種冷卻器，因為賽車速度高，冷卻風量大。

水冷式是機油冷卻器置于冷卻水路中，利用冷卻水的溫度來控制潤滑油的溫度。當潤滑油溫度高時，靠冷卻水降溫，發動機啟動時，則從冷卻水吸收熱量使潤滑油迅速提高溫度。機油冷卻器由鋁合金鑄成的殼體、前蓋、后蓋和銅芯管組成。為了加強冷卻，管外又套裝了散熱片。冷卻水在管外流動，潤滑油在管內流動，兩者進行熱量交換。也有使油在管外流動，而水再管內流動的結構。