導熱油的熱氧化安定性是指導熱油在受熱狀態下，與空氣接觸時抗氧化反應的能力。導熱油的主要化學組成是碳和氫，碳氫化合物在高溫狀態下與空氣接觸會發生氧化反應，生成氧化產物。熱氧化安定性較差的導熱油受熱后（＞70℃）與空氣接觸，容易發生氧化反應，會生成高分子或低分子的酸性組分，使得導熱油的酸值增大；而且還會進一步生成瀝青狀膠質物，并逐漸沉積在加熱爐管及用熱設備內表面，從而形成結焦。
幾乎所有的導熱油與空氣或氧化劑接觸都會發生氧化反應。導熱油的熱氧化安定性、與氧氣接觸的機會和反應溫度影響氧化的速率和結果。因此，我們可以通過采用惰性氣體覆蓋的方法，比如氮封，阻止其氧化；另一方面，我們應盡可能選用熱氧化安定性能好的導熱油，這樣才能夠有效避免系統內使用的導熱油被氧化，從而延長導熱油的使用壽命。
