Objetivo: avaliar os efeitos da manobra de hiperinsuflação manual (HM) isolada e associada à compressão descompressão torácica manual (CDTM) sobre a mecânica respiratória e os sinais vitais de pacientes oncológicos sob ventilação mecânica invasiva (VMI). Método: ensaio clínico não randomizado, com 23 pacientes oncológicos internados no Hospital Erasto Gaertner nos períodos de janeiro a junho de 2011 e agosto a dezembro de 2016, hemodinamicamente estáveis e sob VMI. Os dados de volume corrente (VC), volume minuto (Vmin), pressão de pico (Ppico), frequência cardíaca (FC) e saturação periférica de oxigênio (SpO2) foram avaliados antes da aplicação das manobras (AV1), imediatamente após a aplicação da HM (AV2) e 10 min após a aplicação da CDTM (AV3). Resultados: a SpO2 apresentou alteração significante estatisticamente entre a AV1 e AV2 (p=0,010), cujas medianas foram 99 (96–100) e 100 (97–100), respectivamente, evolução atribuída à manobra de HM isolada. A Ppico e FC mantiveram-se estáveis. Conclusão: a associação da HM à CDTM não gerou alterações significativas sobre a mecânica respiratória e os sinais vitais de pacientes oncológicos sob VMI. Porém, a manobra de HM de forma isolada, mostrou-se eficaz na melhora da SpO2 nessa população, sem causar alterações hemodinâmicas significativas.