机油冷却通常用于冷却非液冷的高性能摩托车发动机。通常，气缸筒以传统的摩托车方式保持风冷，但气缸盖受益于额外的冷却。由于已经有一个油循环系统可用于润滑，因此该油也通过管道输送到气缸盖并用作液体冷却剂。与仅用于润滑的油系统相比，油冷却需要额外的油容量，通过油泵的更大流量和油冷却器（或比正常冷却器更大的冷却器）。

如果空气冷却被证明足以满足大部分运行时间（例如飞行中的航空发动机或行驶中的摩托车），那么机油冷却是应对需要额外冷却的时间的理想方法（例如起飞前的航空发动机滑行，或城市交通拥堵中的摩托车）。但是，如果发动机是总是产生大量热量的赛车发动机，则水或液体冷却可能更可取。

风冷航空发动机在着陆前从巡航高度下降时可能会受到“冲击冷却”。在下降过程中，只需要很少的动力，因此发动机被节流，因此产生的热量比保持高度时少得多。在下降时，飞机的空速上升，大大提高了发动机的风冷速率。这些因素可能导致气缸盖开裂;但是采用油冷气缸盖显着减少或消除了这个问题，因为气缸盖现在是“油温”的。

在20世纪80年代，铃木在GSX-R运动自行车上使用“SACS”油冷却系统，但后来改用水冷。

除了液体冷却外，Wankel发动机还具有油冷却功能，以成功管理其过热。这种旋转发动机以其在马自达RX-7和RX-8中的应用而闻名。

飞溅润滑是油冷却的基本形式。一些缓慢转动的早期发动机在连杆的大端下方会有一个“飞溅的勺子”。这个勺子会浸入油底壳油中，然后投掷油，希望冷却和润滑活塞的底部。