Mimotělní membránová oxygenace neboli ECMO (zkratka pochází z anglického názvu extracorporeal membrane oxygenation) je metoda, která může u pacientů v kritickém stavu na omezenou dobu nahradit funkci srdce i plic. Jejím principem je odběr krve z žíly pacienta do tzv. oxygenátoru, kde dojde, podobně jako v plicích, k odstranění oxidu uhličitého a k okysličení, a následný návrat do arteriálního (tepenného) nebo žilního systému. Podle „místa návratu“ rozlišujeme ECMO veno-arteriální a veno-venózní.
ECMO je obvykle indikována u pacientů s plicním selháním, u nichž umělá plicní ventilace (UPV) není schopna zajistit dostatečnou oxygenaci. Podobně jako u UPV jde o dočasnou podporu základních životních funkcí do doby, než je vyřešena původní příčina problému (např. srdeční zástava, selhání plic, transplantace plic, infekce).