隔膜泵工作時，曲柄連桿機構在電動機的驅動下，帶動柱塞作往復運動，柱塞的運動通過液缸內的工作液體(一般為油)而傳到隔膜，使隔膜來回鼓動。

氣動隔膜泵缸頭部分主要由一隔膜片將被輸送的液體和工作液體分開，當隔膜片向傳動機構一邊運動，泵缸內工作時為負壓而吸入液體，當隔膜片向另一邊運動時，則排出液體。被輸送的液體在泵缸內被膜片與工作液體隔開，只與泵缸、吸入閥、排出閥及膜片的泵內一側接觸，而不接觸柱塞以及密封裝置，這就使柱塞等重要零件完全在油介質中工作，處于良好的工作狀態。

隔膜片要有良好的柔韌性，還要有較好的耐腐蝕性能，通常用聚四氟乙烯、橡膠等材質制成。隔膜片兩側帶有網孔的鍋底狀零件是為了防止膜片局部產生過大的變形而設置的，一般稱為膜片限制器。氣動隔膜泵的密封性能較好，能夠較為容易地達到無泄漏運行，可用于輸送酸、堿、鹽等腐蝕性液體及高粘度液體。

在泵的兩個對稱工作腔中中 各裝有一塊隔膜，由中心聯桿將其連結成一體。壓縮空氣從泵的進氣口進入配氣閥，通過配氣機構將壓縮空氣引入其中一腔，推動腔內隔膜運動，而另一腔中氣體排出。一旦到達行程終點，配氣機構自動將壓縮空氣引入另一工作腔，推動隔膜朝相反方向運動，從而使兩個隔膜連續同步地往復運動。 在圖示中壓縮空氣由進入配氣閥，使膜片向右運動，則室的吸力使介質由入口流入，推動球閥進入室，球閥則因吸入而閉鎖；室中的介質則被擠壓，推開球閥由出口流出，同時使球閥閉鎖，防流，就這樣循環往復使介質不斷從入口處吸入，出口處排出。

由于氣動隔膜泵具有以上特點，所以隔膜泵自誕生以來正逐步侵入其他泵的市場，并占有其中的重要一部分。如：噴漆、陶瓷業中隔膜泵已占有絕對的主導地位。

隔膜泵設備系統，由一個或多個雙側泵組成，例如一個氣動雙隔膜泵。泵上的集合管分開，使泵的每一側泵出多成分材料中的一種成分，一個積累器與兩側的輸出相連，使泵的異相輸出變為同相。隔膜式隔離閥可選用在泵的每一側出口，從而防止混合材料回流。如果需要1：1以外的混合比，可以采用一個以上的這種泵一起使用，從而達到多種混合比。

隔膜失效監測系統，用于檢測隔膜泵隔膜的泄漏。該系統包括泵，該泵具有一個工作室，內裝工作液；一個泵送室，用以泵送材料進入和送出泵；和一個隔膜，用以將工作室與泵送室隔離。一個第一光纖與工作室相連接，用以傳輸一光學信號穿過工作液。一個第二光纖與工作室相連接，用以接收由第一光纖傳出的光學信號。一個電信號建立裝置，在光信號從第一光纖傳出，穿過未被污染的工作液到達第二光纖時，建立第一電信號。此電信號建立裝置，在光信號從第一光纖傳出，穿過被污染了的工作液到達第二光纖時，建立第二電信號。當第二電信號被建立時，據此，污染材料穿過隔膜進入工作室的泄漏問題可被檢測到。

隔膜泵內隔膜安裝方法，它是在不影響泵的容積變化要求，又充分利用隔膜優良的抗壓性能，在隔膜的幾何尺寸上進行的，它具有不需增加什么成本和工作量，而又大大提高隔膜的使用壽命，保證生產的正常化和提高產品生產質量，它能適用于各種隔膜泵內隔膜安裝。

1． 泵吸花生醬、泡菜、土豆泥、小紅腸、果醬蘋果漿、巧克力等。

2． 泵吸油漆、樹膠、顏料。

3． 粘合劑和膠水、全部種類可用泵吸取。

4． 各種瓦、瓷、磚器及陶器釉漿。

5． 油井鉆好后，用泵吸沉積物及灌漿。

6． 泵吸各種乳化劑和填料。

7． 泵吸各種污水。

8． 用泵為油輪，駁船清倉吸取倉內污水。

9． 啤酒花及發酵粉稀漿、糖漿、糖蜜。

10．泵吸礦井、坑道、隧道、選礦、礦渣中的積水。

11．泵吸水泥灌漿及灰漿，各種橡膠漿。

12．各種磨料、腐蝕劑、石油及泥漿、清洗油垢及一般容器。

13．各種劇毒、易燃、易揮發液體。

14．各種強酸、強堿、強腐蝕液體。

15. 各種高溫液體最高可耐150度。

16. 作為各種固液分離設備的前級送壓裝置。