水の分子も油の分子も、それぞれに水分子どうし油分子どうしの結びつきが強いのです。これがよくわかるのが表面張力です。
くわしくは、「ふしぎしんぶん」2001年6月号をごらんください。

だから、水と油は接している面でお互いを弾きかえして、相手の分子が入ってこないようにスクラムを組んでいるのです。

この接している面を界面といい、洗剤に入っている界面活性剤は、水と油の表面張力を弱め、油汚れが水に溶けるようにしているのです。

ところで、ドレッシングをつくるとき、酢と油をいっしょにしてよく振ると一時的ですが混ざりますね。
これはお互いに分子レベルまではいかないけれど小さい粒になるからです。でも、水は油より重いので、水の粒は下に油の粒は上に移動してすぐに分離してしまいます。

そこで、重さがなくなる宇宙船の中で混ぜたらどうなるでしょう。なんと、これは28年も昔に実際に実験され、ずーっと分離しなかったそうです。
おもしろいですね。