L’Unità Operativa ECMO gestisce con tecniche di circolazione extracorporea - ECMO (ExtraCorporeal Membrane Oxygenation) e ECCO2R (ExtraCorporeal CO2 Removal) -le forme severe di insufficienza respiratoria nei bambini e ragazzi che non rispondono ai trattamenti convenzionali (ventilazione meccanica protettiva, ventilazione oscillatoria ad alta frequenza – HFOV,  terapia inalatoria con ossido nitrico - iNO e altri).

Il Centro ECMO del Bambino Gesù fa parte della "Rete Nazionale Respira" del Ministero della Salute, un network dei migliori Centri italiani che studiano e trattano con sistemi vitali avanzati l'insufficienza respiratoria acuta. La Rete Respira ha come obiettivo non solo l'assistenza ai pazienti con standard di cura elevati, ma anche la copertura di tutto il territorio italiano per le emergenze respiratorie e la centralizzazione degli assistiti critici. Il Centro del Bambino Gesù effettua attività di consulenza telefonica con i Centri "spoke".
È da questi Centri più piccoli -  sparsi sul territorio - che arrivano al Bambino Gesù i bambini che hanno superato una certa soglia di complessità e che si trovano in pericolo di vita.

Affinché il trasporto avvenga in sicurezza e in tempi brevi, il team Ecmo può contare sulla collaborazione della 46° Brigata aerea "Silvio Angelucci" di Pisa e il 15° Stormo (85° Centro CSAR) di Pratica di Mare.