Oliekoeling is het gebruik van motorolie als koelvloeistof, doorgaans om overtollige warmte van een verbrandingsmotor te verwijderen. De hete motor brengt warmte over op de olie, die vervolgens meestal door een warmtewisselaar gaat, meestal een type radiator dat bekend staat als oliekoeler. De gekoelde olie stroomt terug in het hete object om het continu af te koelen.
Oliekoeling wordt vaak gebruikt om krachtige motorfietsmotoren te koelen die niet vloeistofgekoeld zijn. Normaal gesproken blijft de cilindercilinder op traditionele motorfietswijze luchtgekoeld, maar profiteert de cilinderkop van extra koeling. Omdat er al een oliecirculatiesysteem beschikbaar is voor smering, wordt deze olie ook naar de cilinderkop geleid en gebruikt als vloeibaar koelmiddel. Vergeleken met een oliesysteem dat uitsluitend voor smering wordt gebruikt, vereist oliekoeling extra oliecapaciteit, een groter debiet door de oliepomp en een oliekoeler (of een grotere koeler dan normaal).
Als luchtkoeling voldoende blijkt te zijn voor een groot deel van de looptijd (zoals voor een vliegtuigmotor tijdens de vlucht of een rijdende motorfiets), dan is oliekoeling een ideale manier om om te gaan met die momenten waarop extra koeling nodig is (zoals een vliegtuigmotor die taxiën voor het opstijgen, of een motorfiets in de file in de stad). Maar als de motor een racemotor is die altijd grote hoeveelheden warmte produceert, kan water- of vloeistofkoeling de voorkeur verdienen.
Luchtgekoelde luchtvaartmotoren kunnen worden onderworpen aan "schokkoeling" wanneer ze vóór de landing van kruishoogte afdalen. Tijdens de afdaling is er heel weinig vermogen nodig, waardoor de motor wordt teruggeschroefd en daardoor veel minder warmte ontstaat dan bij het aanhouden van hoogte. Tijdens het dalen stijgt de luchtsnelheid van het vliegtuig, waardoor de luchtkoeling van de motor aanzienlijk toeneemt. Deze factoren kunnen ervoor zorgen dat de cilinderkop barst; maar de toepassing van oliegekoelde cilinderkoppen vermindert of heft het probleem aanzienlijk op, aangezien de koppen nu "olieverwarmd" zijn.
In de jaren tachtig gebruikte Suzuki het "SACS" oliekoelsysteem op de GSX-R-sportfietsen, maar schakelde later over op waterkoeling.
De wankelmotor is naast vloeistofkoeling voorzien van oliekoeling om de overmatige hitte met succes te beheersen. Deze rotatiemotor is vooral bekend vanwege zijn toepassing in de Mazda RX-7 en RX-8.
Smering is een rudimentaire vorm van oliekoeling. Sommige langzaam draaiende vroege motoren hadden een "spattende lepel" onder het grote uiteinde van de drijfstang. Deze lepel doopte in het oliecarter en slingerde olie rond, in de hoop de onderkant van de zuiger af te koelen en te smeren.
Olie heeft een hoger kookpunt dan water en kan daarom worden gebruikt om artikelen te koelen bij een temperatuur van 100 °C of hoger. Waterkoeling onder druk kan echter ook hoger zijn dan 100 °C. Olie is een elektrische isolator en kan dus worden gebruikt in of in direct contact met elektrische apparatuur, zoals in transformatoren. Olie is al aanwezig als smeermiddel, dus er zijn geen extra koelmiddeltanks, pompen of radiatoren nodig (hoewel al deze onderdelen mogelijk groter moeten zijn dan anders). Koelwater kan corrosief zijn voor de motor en moet een corrosieremmer/roestremmer bevatten, terwijl olie natuurlijk helpt om dit te voorkomen. Als er dus door een defecte pakking koelolie bijvoorbeeld in de verbrandingskamer of het carter zou terechtkomen, zou dit slechts een ongemak zijn; maar als er op soortgelijke wijze koelvloeistof lekt, kan er aanzienlijke motorschade optreden.Koelolie kan beperkt worden tot het koelen van objecten onder ongeveer 200–300 °C, anders kan de olie verslechteren en zelfs asachtige afzettingen achterlaten. Zuiver water kan verdampen of koken, maar het kan niet worden afgebroken, hoewel het vervuild en zuur kan worden. Water is over het algemeen beschikbaar als er koelvloeistof aan het systeem moet worden toegevoegd, maar olie hoeft dat niet te zijn. In tegenstelling tot water kan olie ontvlambaar zijn. De soortelijke warmte van water of water/glycol is ongeveer twee keer zo groot als die van olie, dus een bepaald volume water kan meer motorwarmte absorberen dan hetzelfde volume olie. Daarom kan water een beter koelmiddel zijn als een motor permanent grote hoeveelheden warmte produceert, waardoor deze beter geschikt is voor krachtige of racemotoren.
