通过了解橄榄油的主要理化指标也能很好鉴别橄榄油的真伪和优劣。根据国际橄榄油理事会的《橄榄油和橄榄果渣油贸易标准》，《橄榄油紫外线光谱测定分析方法》和《中华人民共和国橄榄油，油橄榄果渣油专业标准》，橄榄油的主要理化指标包括酸值，过氧化值，脂肪酸组成和紫外线吸光度等。通常，国外正规的橄榄油生产厂家会随每一批次橄榄油发布一次该批次的质检报告。
酸度（Acidity），是用来测定每一百克油脂中自由脂肪酸（Free Fatty Acids）所占的比例的指标，自由脂肪酸又叫游离脂肪酸，是油脂中“不安分”的脂肪组成部分，酸度过高容易导致氧化，从而导致油脂酸败，不可食用。国际橄榄油理事会和欧盟的标准显示，特级原生橄榄油的油酸含量低于0.8，原生橄榄油低于2.0。因此，特级原生橄榄油和原生橄榄油的酸度是天然酸度，而精炼橄榄油的酸度是人工干预酸度。橄榄油的品质，从天然酸度的角度来说，当然是越低越好。
过氧化值（Peroxide），指油脂中的过氧化物总含量。过氧化值就是油脂与空气中的氧发生氧化作用所产生的氢过氧化物，是油脂自动氧化的初级产物，它具有高度活性，能够迅速地继续变化，分解为醛酮类和氧化物等，致使油脂酸败变质。因此，氢过氧化物是油脂初期氧化程度的标志。氢过氧化物对人体健康有害，过氧化值超标的油脂不能食用。中国的标准通常以毫摩尔数（m mol/kg）来表示，而国际橄榄油理事会及欧盟用（meq O2/kg）来表示。特级原生和原生的橄榄油的酸度按照国际和国内标准都应小于20（meq O2/kg，国际），或10（m mol/kg，国内），人工干预的精炼橄榄油小于5（国际，国内）。和酸度一样，如果质检报告上的过氧化值过低，该产品不属于特级原生橄榄油，或原生橄榄油。如果过氧化值高于标准意味着产品存放的时间太长，橄榄油已经开始变质。
紫外线吸光度（Absorbency in ultra-voilet），是指油脂在不同波长的紫外线照射下的光谱数值。橄榄油的紫外线光谱测定对于了解橄榄油的品质，储存状态和变化很有帮助。它通常能表明橄榄油的级别和保鲜能力。《中华人民共和国橄榄油，油橄榄果渣油专业标准》没有相关的紫外线吸光度标准，因此，部分经销商刻意隐瞒此项检测结果。以下表格为国际橄榄油理事会的紫外线吸光度标准：
紫外线吸光度 特级原生橄榄油 原生橄榄油 精炼橄榄油 橄榄果渣油
K270 ≦0.22 ≦0.25 ≦1.10 ≦1.70
△-K ≦0.01 ≦0.01 ≦0.16 ≦0.18
K232 ≦2.50 ≦2.60
橄榄油的级别意味着橄榄油的品质优次，通过测定橄榄油产品的紫外线吸光度就完全可以判定该产品的级别。
脂肪酸组成（Fatty Acid Composition），是橄榄油的一项最重要的理化指标，它揭示了橄榄油的真伪，和橄榄油的营养价值。脂肪酸是脂肪的基本单位，与维生素、氨基酸一样是人体最重要的营养素之一。在生物学上脂肪酸分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸又分为单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。橄榄油与传统油脂的最大区别在于橄榄油的不饱和脂肪酸含量是所有油脂中最高的，其中的单不饱和脂肪酸能降低血清胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的含量，不改变高密度脂蛋白胆固醇（甚至会提高），从而预防和阻止脂肪团的形成，预防心血管疾病。而多不饱和脂肪酸包括亚油酸（C18：2）即ω-6脂肪酸，亚麻酸（C18：3）即ω-3脂肪酸等人体无法合成的必须脂肪酸。根据国际橄榄油理事会的标准，橄榄油的脂肪酸组成如下：
名称 含量 种类
豆蔻酸 ≦ 0.05 饱和脂肪酸
棕榈酸 7.5 － 20.0 饱和脂肪酸
棕榈油酸 0.3 － 3.5 单不饱和脂肪酸
十七烷酸 ≦ 0.3
十七碳一烯酸 ≦ 0.3
硬脂酸 0.5 － 5.0 饱和脂肪酸
油酸 55.0 － 83.0 单不饱和脂肪酸
亚油酸 3.5 –21.0 多不饱和脂肪酸
亚麻酸 ≦ 1.0 多不饱和脂肪酸
花生酸≦ 0.6 饱和脂肪酸
二十碳烯酸 ≦ 0.4
山嵛酸 ≦ 0.2 饱和脂肪酸
二十四烷酸 ≦ 0.2
从上表可以看出，橄榄油中最重要的六种脂肪酸分别是油酸，亚油酸，亚麻酸，棕榈油酸，棕榈酸和硬脂酸。其中油酸（单不饱和脂肪酸最主要的部分）的含量是最高的。质检报告中这一项指标的高低意味着产品的真伪和品质的高低。国内外媒体曝光的一些橄榄油造假丑闻就是利用传统油脂勾兑成橄榄油，油酸含量远远低于标准水平，以假充真。
此外，脂肪酸组成中的亚油酸和亚麻酸的比例也是一个重要的指标，通常来说，特级原生橄榄油中的亚油酸和亚麻酸的比例要低于20：1。从理论上讲，该比例可以达到最理想的4：1。实际上，能达到这种比例的橄榄油非常罕见，能达到6：1到12：1就是品质很好的橄榄油了。
橄榄油的质检报告就象一份“体检”报告，健康与否，好与坏，真与假，优与劣一目了然。但是，对橄榄油的品质鉴定要综合评判，不能单独放大某一个指标，（比如夸大产品的低酸度，低过氧化值，而不去看产品的脂肪酸组成和紫外线吸光度），同时，要结合橄榄油的感官指标来评定，只有这样，才不会一叶障目，才能纵览全局，做一个聪明的消费者。
