1. 自由基清除作用
1.1 润滑油在使用过程中，由于高温、氧气、金属催化等因素的影响，润滑油中的碳氢化合物分子容易发生氧化反应，产生自由基。这些自由基会引发一系列的链式反应，导致润滑油性能下降。二苯胺作为抗氧化剂，具有清除自由基的能力。
1.2 在其分子结构中，氮原子上的孤对电子使其能够与自由基发生反应。例如，当遇到过氧自由基（ROO·）时，二苯胺可以提供一个氢原子，将自身转变为相对稳定的氮中心自由基（Ph₂N·），从而中断自由基引发的链式氧化反应，起到抑制润滑油氧化的作用。这种反应机理就好比在化学反应的“链转移”环节设置了一个“拦截点”，有效地阻止了氧化反应的进一步蔓延。
2.抑制氧化反应的起始阶段
2.1 二苯胺除了可以清除已经生成的自由基外，还可以在氧化反应的起始阶段发挥作用。它可以与润滑油中的活性组分（如不饱和烃）相互作用，降低这些组分与氧反应生成初始自由基的可能性。
2.2 二苯胺分子可以与不饱和烃分子形成相对稳定的复合物，这种复合物对氧的反应性较低。例如在含有大量不饱和烃的酯基润滑油中，二苯胺通过与不饱和键的相互作用，可以改变不饱和烃分子周围的电子云分布，从而减少其与氧的接触机会，从源头上抑制氧化反应的发生。
3.延缓氧化产物的生成
3.1 润滑油在氧化过程中，会产生醛、酮、酸、胶等各种氧化产物，这些氧化产物会引起润滑油粘度增加、酸值上升、油泥、漆膜形成等问题，进而影响机械部件的正常运行。
3.2 二苯胺的存在可以显著延缓这些氧化产物的生成，通过抑制氧化反应的进行，减少氧化中间产物的积累，使润滑油能够长时间保持相对清洁稳定的状态。例如，在汽车发动机的润滑油中添加二苯胺作为抗氧化剂后，可以有效减少发动机内部油泥的积累，降低发动机磨损的风险，延长发动机的使用寿命。
4、金属失活
4.1 润滑油工作环境中，金属表面（如发动机内的金属部件）往往对氧化反应起催化作用，金属离子可加速自由基的生成，加快氧化反应的速度。
4.2 二苯胺可吸附在金属表面，形成一层保护膜，这层保护膜可阻止金属离子直接与润滑油中的活性成分接触，从而减弱金属对氧化反应的催化作用。例如在含有铜、铁等金属部件的润滑系统中，二苯胺与金属表面的相互作用可降低金属离子的活性，减少因金属催化而导致润滑油快速氧化的现象。
