油膜实验（Oil-drop experiment），是罗伯特·密立根与哈维·福莱柴尔（Harvey Fletcher）在1909年所进行的一项物理学实验。

油膜法是用来估测分子直径的一种方法。类似于取一定量的小米，测出它的体积V，然后把它平摊在桌面上，上下不重叠，一粒紧挨一粒，量出这些米粒占据桌面的面积S，从而计算出来米粒的直径d=V/S.这只是一个物理模型，事实上，分子的形状非常复杂，并不真是个小球，而且分子间存在空隙。