纳米微粒的润滑性能己被多次摩擦试验证实，对其润滑机理也进行了研究，但其具体的作用机理尚处于推测的阶段。对其作用机理的分析，目前主要有以下几种理论I14~渗透和摩擦化学反应膜机制这种观点认为，纳米微粒分散在润滑油中，由于微粒本身高的表面能，在摩擦刚刚开始时，这些颗粒就吸附在摩擦表面上，形成物理吸附膜。
由于纳米颗粒具有极高的扩散和自扩散能力，在摩擦过程中，纳米颗粒可通过扩散，渗透作用在金属表面形成具有良好摩擦学性能的渗透层和扩散层，此时纳米徼粒也中的元素渗透到金属的表面或亚表面与基体组分形成固溶体，同时纳米徽粒可以在摩擦表面上发生化学反应，生成耐磨的化学反应膜。
这些物理吸附膜、固溶体和化学反应膜将摩擦金属表面隔离，从而减低接触副的摩擦和磨损。沉积膜作用机制这种观点认为，摩擦过程中纳米颗粒在受到微区高温及界面电场强化作用而向摩擦副表面迁移，另一方面，摩擦面在高速滑动时，摩擦表面上的微沟槽和徼突起发生相互啮合，纳米颗粒在压力作用下就会进入沟槽，形成沉积，摩擦表面在极压和压缩作用下会生成大量的热，在热的作用下，沉积的纳米颗粒会熔化成膜，形成无定性膜，起到抗磨减摩作用。
3“滚珠”作用机制“滚珠”机制认为，纳米润滑油添加剂之所以有较好的润滑效果，是由3方面的作用产生的:纳米粒子尺寸较小，近似球形，在摩擦副间可以起到微型球轴承的作用，减少了摩擦阻力，降低了摩擦因数，减少了磨损，从而提高了摩擦表面的润滑性能。
在高温和重载荷条件下，摩擦表面间的纳米球形颗粒被压平，形成一滑动系，降低了摩擦和磨损。纳米徼粒可以填充.工作表面的微坑和损伤部位，起到一种修复作用。光滑表面作用机制一些硬质纳米微粒添加到润滑油中作磨光材料本身就是一种精密抛光方法，光滑的摩擦表面使摩擦副之间的接触面积增大，这不但使摩擦系数降低，而且承载时接触面的压力会更小，可相应的提高油品的承载能力。
对粗糙表面的摩擦副而言，纳米颗粒的机械抛光作用对油品摩擦学性能不会太明显，因为纳米徼粒相对于表面凸峰而吉太小，它只能通过对表面原子产生原子级弹性破坏等作用抛光摩擦副表面的纳米级凸峰。因此表面粗糙度越小、越光滑的摩擦副，油品中纳米·微粒的添加对其摩擦学性能的改善越显著。