机油冷却器的作用是冷却润滑油，保持油温在正常工作范围之内。在大功率的强化发动机上，由于热负荷大，必须装用机油冷却器。发动机运转时，由于机油粘度随温度升高而变稀，降低了润滑能力。因此，有些发动机装用了机油冷却器，其作用是降低机油温度，保持润滑油一定的粘度。机油冷却器布置在润滑系循环油路。
发动机机油冷却器分为水冷式和风冷式，风冷式机油冷却器的芯子由许多冷却管和冷却板组成，在汽车行驶时，利用汽车迎面风冷却热的机油冷却器芯子。 风冷式机油冷却器要求周围通风好，在普通轿车上很难保证有足够的通风空间，一般很少采用。在赛车上多半采用这种冷却器，因为赛车速度高，冷却风量大。
水冷式是机油冷却器置于冷却水路中，利用冷却水的温度来控制润滑油的温度。当润滑油温度高时，靠冷却水降温，发动机启动时，则从冷却水吸收热量使润滑油迅速提高温度。机油冷却器由铝合金铸成的壳体、前盖、后盖和铜芯管组成。为了加强冷却，管外又套装了散热片。冷却水在管外流动，润滑油在管内流动，两者进行热量交换。也有使油在管外流动，而水再管内流动的结构。