水溶性切削油（又稱乳化油）一般水溶性切削油為濃縮液，使用時再依需要比例加水稀釋。稀釋后的水溶性切削油稱之「乳化液」。水溶性切削油的組成為礦物油、乳化劑、防銹添加劑與其它添加劑。?礦物油和乳化劑混合，加入水中會發生乳化作用，形成油存于水中的懸浮液，這種溶液稱為「乳化液」，礦物油的選用和油性切削油相同，需要含有較少的芳香烴基。

    一般使用的乳化劑是脂肪酸皂混合磺化油或非離子性乳化劑，這種組成有較大的污染包容力和極佳的乳化安定性。早期以肥皂當乳化劑，但是它對金屬屑和鹽類的安定性極差。?許多肥皂與礦物油并不相溶，因此要加入一些共溶的溶劑使二者可以互相溶解，這種有溶合二種物質特性的添加劑稱為「偶合劑」。傳統的偶合劑含有酚基如甲酚、二甲苯酚，但是酚基會產生異味；不當的使用，容易造成皮膚病，所以目前已改用不含酚基的偶合劑，如合成醇等。除此之外水溶性切削油還添加防銹劑、防腐劑和消泡劑。

    在顯微鏡下會發現乳化液并不是溶解液，而是油滴懸浮或分散在水中。每一個油分子表面有一層負電荷，可以防止油滴合并，這種功效維持了水性切削油的安定性。負電荷的形成，以肥皂水為例，肥皂分子是由斥水性碳氫化合物，鍵結一個親水性負極，使肥皂分子外形像蝌蚪

    斥水性正極（尾部）深入油滴中，親水性負極（頭部）存在于油／水交界面，因為同性電荷相斥，油滴雖然在溶液中游走，但不會接觸，因此形成乳化液的安定性

    乳化液依懸浮油滴大小來加以區分，如果油少、乳化劑多，則油滴較??；如果油多、乳化劑少，則油滴較大。乳狀乳化液油滴較大約2--4u，因為反光較佳，所以呈現白色。澄清乳化液油滴較小約0.5--1.5u，因為光線較易通過，所以呈澄清狀。

    乳化液安定性的維持是依靠油滴外層負電荷互相排斥而產生安定性，因此任何電荷中性劑的介入，都會破壞它的安定性。

    乳化液的最大敵人是酸和鹽類，當這些具有雙電荷的物質介入時，會分解為正離子和負離子，這些為數眾多的離子，會破壞油滴負電荷層的平衡，使油滴合并，產生沉淀。?酸堿值（PH?value）是量度液體酸性和堿性的指數，純水為中性，PH等于7；酸的PH小于７，堿的PH大于7。大部分可溶性切削油是由肥皂硫化物和非離子性乳化劑混合而成，一般為弱堿性，PH值介于8.5～10間。PH值較高時，容易使皮膚脫脂造成傷害；PH值較低時，會使乳化液失去安定性。

    極壓水溶性切削油：在水溶性切削油中加入硫及氯的添加劑，它的成分和油性切削油類似，這種油品稱為極壓水溶性切削油。這種油結合冷卻性和極壓潤滑性，可以使用于重負荷加工；在某些情況下，可以代替油性切削油。因為具有廣泛的切削能力，極壓水溶性切削油非常普遍地用于多種切削加工中。