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Oxigenação por membrana extracorpórea (ECMO) é uma terapia invasiva que garante oferta de oxigênio adequada em quadros específicos. Esta pesquisa teve como objetivo identificar a atuação fisioterapêutica em pacientes neonatais e pediátricos durante a ECMO em unidade de terapia intensiva. Realizada revisão sistemática nas bases de dados SciELO, LILACS, PEDro e PubMed, com descritores “ECMO”, “Neonatal”, “Pediatric”, “Neonatology”, “Extracorporeal membrane oxygenation”, “Physical Therapy” e “Rehabilitation” individualmente e cruzados com operador booleano “AND”. Incluídos ensaios clínicos randomizados, estudos de coorte, caso controle, transversais, diretrizes clínicas e relatos de caso publicados nos últimos quatorze anos, em português, inglês e espanhol, em pacientes pediátricos e excluídos aqueles que não se relacionam ao objetivo, revisões sistemáticas, de literatura e estudos duplicados. Encontraram-se 610 artigos no total, estando 12 de acordo com os critérios de seleção. Três estudos abordaram mobilização precoce, com duração de 10 a 60 minutos, observando acessos e canulações e metas de mobilidades específicas relacionadas à faixa etária e evolução do paciente, dentre os procedimentos respiratórios, aspiração foi a única técnica descrita, 9 artigos abordaram suporte ventilatório, sendo o modo pressão controlada mais utilizado, com PIP de 15 a 21cmH2O, PEEP de 5 a 14cmH2O, a FiO2 de 21 a 90%, em 3 artigos, frequência respiratória de 10 a 20rpm e volume corrente = 6mL/kg. A atuação fisioterapêutica consistiu em auxiliar no suporte ventilatório, prevenir complicações respiratórias e motoras, através de estratégias de mobilização precoce, ajuste dos parâmetros da ventilação mecânica e aspiração. Não houve conflito de interesse ou financiamento relacionado à pesquisa.