Toàn bộ chu kỳ hoạt động của máy bơm màng dựa trên việc sử dụng khí nén làm chất lỏng dẫn động. Máy bơm màng sử dụng hai màng linh hoạt được gắn trên một trục chung di chuyển qua lại liên tục để bơm chất lỏng vào và ra khỏi khoang chứa chất lỏng của máy bơm. Chuyển động này tạo ra chân không, cho phép chất lỏng đi qua cổng hút.

Giai đoạn 1 : Màng bơm bên trái co lại để tạo lực hút chất lỏng vào buồng chứa bên trái thì màng bơm bên phải lập tức giãn ra tạo lực đẩy chất lỏng ra ngoài.

Giai đoạn 2 : Màng bơm bên phải tạo lực hút chất lỏng đi vào buồng chứa bên phải thì màng bơm bên trái sẽ tạo lực đẩy chất lỏng

Các vị trí bi và đế bi sẽ giữ chất lỏng trong buồng bơm và chỉ cho phép chất lỏng được đi ra theo 1 hướng. Hai màng bơm sẽ di chuyển cùng chiều, hoạt động liên tục, đều đặn, trái ngược nhau thông qua trục nối như vậy sẽ giúp việc vận chuyển không bị gián đoạn.