שמן מינרלי הוא שמן המופק ישירות מזיקוק נפט, בעוד ששמן סינטטי עובר תהליך כימי מורכב יותר שיוצר מולקולות אחידות ויציבות יותר. ההבדל הזה מתבטא בכמה היבטים מעשיים.
יציבות בטמפרטורות קיצוניות — שמן סינטטי שומר על תכונות הסיכה שלו טוב יותר גם בקור קיצוני (זורם מהר יותר בהתנעה קרה) וגם בחום קיצוני (לא מתפרק כל כך מהר). שמן מינרלי רגיש יותר לקיצוניות כאלה.
אורך חיים — בזכות היציבות המולקולרית, שמן סינטטי "מחזיק מעמד" יותר ק"מ לפני שהוא מתפרק ומאבד מיכולת ההגנה שלו, ולכן מרווחי ההחלפה ארוכים יותר (כאמור, 12,000-16,000 ק"מ לעומת לרוב 5,000-7,500 ק"מ בשמן מינרלי).
עלות — שמן סינטטי יקר יותר למילוי בודד, אבל כשמחשבים את העלות הכוללת לאורך זמן (פחות ביקורי מוסך, פחות שמן בסך הכל) הפער מצטמצם. בסופו של דבר, הבחירה הנכונה היא לא "מה יותר טוב באופן מוחלט" אלא מה היצרן ממליץ עליו עבור המנוע הספציפי — מנועים מודרניים רבים תוכננו ונבדקו עם שמן סינטטי בלבד, ושימוש בשמן מינרלי בהם עלול לא לעמוד בדרישות האמיתיות של המנוע.