מכונת תנועה נצחית או מכונת תנועה מתמדת (בלטינית: Perpetuum Mobile, "פרפטום מובילה") היא מכונה היפותטית המפיקה אנרגיה שימושית בצורה הגורמת להפרת חוקי הפיזיקה. באופן מעשי הכוונה למכונה שתבצע עבודה יעילה מבלי לצרוך אנרגיה חיצונית ללא הפסק.
מכונות תנועה נצחית הן בלתי אפשריות למימוש לפי ההבנה המדעית של ימינו. בפרט, מכונה מסוג זה תפר את החוק הראשון או את החוק השני של התרמודינמיקה. בהתאם לכך נחלקות מכונות אלו לשני סוגים:
מכונות תנועה נצחית מהסוג הראשון - מכונות אלו אמורות לייצר יותר אנרגיה משהן צורכות. במקרה כזה ישנה הפרה של חוק שימור האנרגיה, והיעילות התרמודינמית המתקבלת גדולה מ-1.0 (הן מכוּנות באנגלית Over-Unity Device, כלומר "מתקן על-יחידה").
מכונות תנועה נצחית מהסוג השני - מכונות אלו ממירות אנרגיית חום באופן ספונטני לעבודה, תהליך השומר לכאורה על חוק שימור האנרגיה, אך עומד בסתירה לחוק השני הגורס גידול של האנטרופיה במערכת סגורה.
למרות סתירת חוקי הפיזיקה הקיימים, ישנם עדיין ממציאים רבים המנסים את מזלם בתכנון מכונה שכזו.