L'ossigenatore a membrana, entrato in uso negli anni '90, permette scambi per diffusione attraverso una membrana semipermeabile di gomma siliconata che separa completamente gas e sangue. Evitare la formazione di bolle diminuisce i rischi di una embolia gassosa, i danni da esposizione diretta ai gas (emolisi, consumo piastrinico e dei fattori della coagulazione) e aumenta il possibile utilizzo per periodi prolungati di CEC.