氣動隔膜泵是靠壓縮空氣驅動。定向空氣分配閥和導向閥，稱為：“氣室”，都設置在泵的中心部位。介質流動通過兩個匯流管和外隔膜室，稱為“介質室”。通常止回閥(球型或片型)都設置在每個外隔膜室的頂部或底部或共用一匯流管。這兩個外隔膜室靠吸口和出口接頭連接起來，泵是自吸的。

      在操作中，空氣分配閥交替控制每隔膜的增壓。在每次沖程后，閥將自動變換位置，使空氣得以切換至另一隔膜室，使兩邊隔膜室形成交替的吸液和壓送沖程，隔膜在平行路徑里移動，空氣閥無油潤滑油需求，這就是首選的運行方式；潔凈、干燥的空氣更能提高泵的性能。

      介質通過隔膜泵時，止回閥一開一關這使得每個外隔膜室交替地填充和排出，止回閥對壓力差做出反應。球閥止回閥可處理含小顆粒的介質，而片閥止回閥可以處理含接近管徑尺寸大小軟顆粒的介質。

      當空氣分配閥讓壓縮空氣進入左隔膜室，隔膜受壓往外推出，而形成壓送沖程，在壓送部內的介質即受力離開左面外隔膜室、止回閥、匯流管，而后由泵的出口流出，排出口位置可以是頂部、底部、或側面。當左隔膜室受壓推出時，隔膜連接桿在內部拖動右隔膜向內縮回止回閥充滿流體，在這一循環動作完成后，空氣分配閥將自動地變換位置，使空氣切換至另一隔膜室，反向重復上述循環動作，即兩邊隔膜室將因此呈現交替性的壓送及吸收液動作。