Kemik iliği (lat. medulla ossium), hematopoietik hücreler içeren gevşek fibröz bağ dokusundan oluşan kemiğin iç kısmıdır.
Kemik iliği, tübüler kemiklerin boşluğunu ve süngerimsi kemiklerin hücrelerini doldurur. Yağ dokusu, kan damarları ve sinirlerin yanı sıra hematopoietik hücrelerden (eritroblastlar, megakaryositler vb.) oluşur.
Kemik iliğinin ana işlevi hematopoezdir. Burada kırmızı kan hücreleri, beyaz kan hücreleri ve trombositlerin oluşumu meydana gelir. Ayrıca kemik iliğinde eski kırmızı kan hücreleri de yok edilir.
Kemik iliği, kemik dokusunun metabolik süreçlerinde önemli bir rol oynar ve mineral metabolizmasına katılır. Aynı zamanda bir yağ deposudur ve immünolojik özelliklere sahiptir.