La oxigenación extracorpórea mediante membrana (ECMO, por sus siglas en inglés) es una técnica utilizada en pacientes con insuficiencia respiratoria y/o cardíaca catastrófica. En este artículo, se revisan las diferencias y similitudes fisiológicas entre el ECMO y la función cardiopulmonar normal. Se describen los procesos involucrados en la transferencia gaseosa, así como los factores que influyen en la eficiencia de la oxigenación y eliminación del dióxido de carbono. Se hace énfasis en la relevancia clínica de la fisiología del ECMO para la atención de pacientes críticos.