齿轮之间的接触面积很小，基本是线接触，而在运动过程中既有滚动摩擦，又有滑动摩擦，这样，齿轮油的工作条件就与其他润滑油有很大差别。由于齿轮间接触面积小，所以其承受的压力很大。一些载重机械的减速器齿轮的齿面压力达400—1 000 MPa，汽车传动装置中双曲线齿轮的使用条件更为苛刻，负荷更重，其接触部位的压力可高达1000—4 000 MPa，在如此高的压力下，润滑油极易从齿间被挤压出来，容易引起齿面的擦伤和磨损。为此，齿轮油要具有在高负荷下使齿面处于边界润滑和弹性流体动力润滑状态的性能。
适宜的黏度是齿轮油的主要质量指标。黏度大其耐负荷能力大，但黏度过大也会给循环润滑带来困难，增加齿轮的运动阻力，以致发热而造成动力损失。因而，黏度要合适，特别是加有极压抗磨剂的油，其耐负荷性能主要靠极压抗磨剂，这类油黏度不能过高。要有良好的热氧化安定性，良好的抗磨损、耐负荷性能，良好的抗泡沫性能，良好的抗乳化性能，良好的防锈、防腐性，良好的抗剪切安定性。
此外，还有其他性能要求，如良好的低温流动性、与密封材料的适应性、储存安定性、开式齿轮油还要求有黏附性等。