化学组成相关

柴油中的含氮化合物可作为自由基引发烯烃的缩合反应，导致颜色变化，碱氮相对易脱除，中性氮难脱除。

柴油中的烃类（如二烯烃、高分子方香烃和烷方香烃）在与空气中的氧气发生氧化反应后，产生大量的自由基，这些自由基会进一步产生胶质和沥青质，而沥青质又会再次产生不饱和烃，这样的循环反应使柴油颜色逐渐加深。

柴油中的硫化物（如苯酚、噻吩等）和氧化物（如二基咯、啉等）会产生不溶性沉渣，并对柴油的颜色变化有协同作用，同时柴油中微量的催化剂灰、高温焦化杂质以及酸碱成分也会对柴油的颜色产生影响。

稳定性差的柴油中含有较多的烯烃等易氧化成分，这种柴油在储存过程中颜色变化较大，因为其在储存和使用过程中抵抗氧化的能力弱，易被氧化而变色。

储存因素

长时间存放柴油可能使其中某些成分发生化学反应，导致颜色变深，例如用两次加工馏分调和的柴油，含有较多烯烃，稳定性差，易氧化，不宜长期储存。

如果柴油未密封储存，蒸发会导致其浓度稍微提高，颜色也会比之要浓一些，同时，外界杂质也更容易混入柴油中导致变色。

储存柴油的系统（如油罐或者管道）受到污染，也会使柴油颜色变深。

其他因素

油箱中进入了机油也可能导致柴油变黑，当机油进入油箱时，在发动机工作时，柴油和机油混合，使柴油变黑。

不同的炼制工艺和设备更新情况，会使石油组分分离存在差异，导致成品油的颜色有区别，不同产地的石油所含成分及其比重不同，炼制出的柴油颜色也可能不同，地域差异导致添加剂使用不同、储藏条件不同等也可能造成柴油颜色差异。

人为使用的一些添加剂怕光，在光的存在下易发生分解，导致柴油颜色变深。