Comunque, la finezza dei dettagli che si riscontra nei pittori fiamminghi del '400, la precisione con cui Van Eyck dipinge particolari di eccezionale finezza, oltre che all'utilizzo di lenti, fu possibile grazie all'invenzione di un un materiale molto fluido e duttile quale fu la pittura a olio, il cui uso era già noto nell'antichità, pare già nel XII secolo.
Anche se non fu proprio Van Eyck ad inventare la pittura ad olio, furono tuttavia i pittori fiamminghi che ne iniziarono l'uso e lo diffusero in tutta Europa, determinando una vera e propria svolta nella storia dell'arte.

I primi artisti che adottarono la pittura ad olio, usavano come diluenti olio di noce o di papavero, crudi e purificati, che hanno come caratteristica una certa tendenza all'ingiallimento a causa del naturale processo di ossidazione: l'olio di papavero, che ingiallisce di meno, essica molto lentamente, comunque, variando opportunamente le percentuali di olii essenziali, era possibile regolare la velocità di essicazione.
All'olio venivano aggiunti colori tradizionali ricavati da materiali naturali: il giallo, il rosso (ricavato dal ginepro vermiglione e dalla terra di siena bruciata) la lacca di garanzia ( poco resistente alla luce, usata per le velature), l'azzurro ( famosi gli azzurri di lapislazzuli tipici della pittura veneta) , i bianchi (di zinco e biacca).
I neri, derivati soprattutto da bitume, non venivano quasi mai usati, si sa però che Leonardo utilizzava colori scuri ottenuti dalla grafite.
La protezione del dipinto veniva affidata ad una mano finale di vernice, più o meno brillante, che aveva soprattutto lo scopo di garantire la buona conservazione della superficie esposta agli agenti atmosferici.
Non è facile definire con precisione le caratteristiche chimico-fisiche della vernice usata nell'antichità, sia perchè i materiali che possiamo oggi analizzare sono degradati e quindi chimicamente alterati rispetto all'originale, sia soprattutto perchè i restauri dei secoli scorsi hanno sovrapposto alla pittura nuovi strati di vernici, secondo la pratica invalsa fino al secolo XIX, rendendo quindi impossibile oggi l'analisi.
Si presume comunque che i pittori del Rinascimento, ed in particolare i veneti, usassero, per effettuare un' ultima, leggera velatura, un materiale derivato dal bitume, opportunamente preparato e usato da solo come mano finale, per la sua resistenza in grado di proteggere e conferire al dipinto una patina di caratteristico giallo-dorato, che armonizza ed amalgama i vari colori.

L'avvento della pittura ad olio, che si avvale di materiali morbidi, plastici e spalmabili, lavorabili più a lungo perchè di più lungo tempo di essicazione rispetto ai materiali a base d'acqua, ha certamente reso possibile la realizzazione dell'effetto sfumato e dell'effetto chiaroscuro, due tecniche fondamentali della pittura, delle quali è considerato il primo grande maestro Leonardo da Vinci, che con questo mezzo spoglia le forme della loro determinatezza e le fonde con l’atmosfera che le attornia.
Lo sfumato permette di dissolvere in modo quasi impercettibile i contorni delle forme, amalgamando i colori in molteplici gradazioni, con morbidi trapassi dalle zone di luce a quelle d'ombra, mentre il chiaroscuro consiste nel modellare e definire le forme creando un effetto di contrasto luminoso, un effetto ombra che serve a dare l'impressione che ciò che viene rappresentato abbia un volume.
Tecnicamente quest'ultimo effetto si ottiene mescolando il colore-base con le tinte più chiare e con quelle più scure, in modo da dare la sensazione della presenza di una fonte luminosa.
In realtà sfumato e chiaroscuro sono due effetti molto vicini e complementari, come si può notare appunto nelle opere di Leonardo, dove il chiaroscuro molto morbido sfalda i contorni, sovrapponendosi al disegno: talvolta il chiaroscuro utilizza solo tonalità bianche secondo il concetto della lumeggiatura, rapido tocco di colore chiaro vicino al bianco che rischiara una zona scura della quale fa risaltare i colori ed i contorni.

Nell'ambito della pittura ad olio, sono numerosissime le differenze riscontrabili nel modo di utilizzo di tale tecnica, sia considerando i singoli artisti che i vari movimenti artistici.
La tecnica del tachisme o pointillisme, per esempio, si riferisce alla maniera di stendere il colore tipica degli impressionisti, che ponevano sulla tela macchie di colore le une accanto alle altre, sfruttando il fatto che, secondo le leggi fisiche che regolano nell’uomo la percezione del colore e della luce, piccole pennellate di colore puro stese accostate, da una certa distanza, vengono percepite dall’occhio in modo uniforme, assumendo così nuovi valori cromatici.
Un altro movimento pittorico, sviluppatosi in Italia tra la fine dell'Ottocento e l'inizio del Novecento, che prende il nome di divisionismo è collegabile, con lievissime varianti tecniche, al francese pointillisme, del quale riprende la tecnica di stesura del colore, pur applicandola a temi differenti.
Celeberrima la tecnica che Pollock portò alla massima espressione, il dripping (letteralmente "sgocciolamento"), nell'ambito dell'action painting, consistente nel far sgocciolare il colore a base oleosa sul supporto di tela o cartone direttamente dal pennello o da un contenitore forato.

Infinite sono le varianti in cui gli artisti di tutte le epoche hanno utilizzato la tecnica del colore ad olio, da Cezanne che, alla maniera impressionista, usava colori puri mescolandoli direttamente sulla tela anzichè sulla tavolozza, agli espressionisti che usavano come diluente la benzina per ottenere una base meno morbida e tratti più secchi e nervosi, alla haute pate di Dubuffet dalla tipica plasticità, a sottolineare la estrema versatilità di questo mezzo pittorico.