Leinöl ist kein einzelnes Molekül, sondern ein Gemisch von Triestern des Glycerins, also Triglyceriden. Seine Fettsäurezusammensetzung ist überwiegend ungesättigt und umfasst vor allem α-Linolensäure sowie auch Öl- und Linolsäure. Für α-Linolensäure nennt die Quelle einen Anteil von 45 bis 71 Prozent; Ölsäure wird mit etwa 10 bis 22 Prozent und Linolsäure mit etwa 12 bis 18 Prozent angegeben. Solche Werte beschreiben das Öl und sind keine festgelegte Zusammensetzung jeder kosmetischen Charge.
Der chemische Charakter der Fettsäuren erklärt das Reaktionsverhalten des Öls gegenüber Sauerstoff. Sauerstoff kann an Doppelbindungen ungesättigter Fettsäuren reagieren; nachfolgende Reaktionen führen zur Vernetzung einzelner Moleküle. Bei der Aushärtung nimmt Leinöl zunächst Sauerstoff auf und bildet anschließend ein Polymer, das Linoxyn genannt wird. Der Verlauf hängt unter anderem von Sauerstoff, Licht, Temperatur, Luftfeuchte und katalytisch wirkenden Zuschlagstoffen ab.
Für die kosmetische Pflege wird Leinöl als hautpflegend geführt, und eine Fachbeschreibung verknüpft mehrfach ungesättigte Fettsäuren mit einer Verringerung des Feuchtigkeitsverlusts. Ebenfalls wird beschrieben, dass das Öl in die obersten Hautschichten eindringen und öllösliche Bestandteile mitführen kann. Diese Erklärungen betreffen mögliche Eigenschaften in einer Formulierung, nicht die Wirkung eines reinen Öls auf jede Haut. Die Trägerfunktion ist ausdrücklich auf öllösliche Stoffe bezogen und lässt sich nicht auf wasserlösliche Substanzen übertragen.
Die Oxidations- und Polymerisationsreaktionen sind chemische Eigenschaften des Materials und erklären zugleich seine traditionelle Nutzung als Bindemittel in Ölfarben. Sie belegen für sich genommen keinen kosmetischen Effekt wie eine sichtbare Veränderung der Haut. Die verfügbaren Texte beschreiben kosmetische Funktionen und mögliche Pflegeeigenschaften, liefern aber keine kontrollierten Studienergebnisse in einem PubMed-Abstract. Für einen spezifischen kosmetischen Nutzen lässt sich deshalb aus den chemischen Mechanismen allein kein klinischer Nachweis ableiten.