空氣經由氣閥壓縮進入膜片A之背面，由膜片擠壓液室。此種以空氣驅動的方式可免除一般活塞驅 動之機械應力，從而顯著地延長膜片的壽命。在壓縮空氣將膜片A推離中心體時，另一端之膜片B同時被連結之中心軸拉向中心體，此時，膜片B背面之空氣由出口 排放到泵體外。如此使B室形成真空狀態，因而能靠外面大氣壓力之作用將流體由入口支管將閥球推離閥座使流體能自由地進入B室直至填滿。
當受空氣擠壓之膜片A達到其位移極限時，空氣閥會將空氣引導至膜片B之背面，同樣形成擠壓力而使其推離中心體，同時將連結的膜片A拉回中心體，此時膜片B之驅動所產生的液壓將入口閥球推回閥座，同時將出口閥球推離閥座使流體能被擠壓而從出口排出泵體外。膜片A被拉回中心體這個動作使A室形成真空狀態，因而能靠大氣壓力作用將流體由入口支管將閥球推離閥座而進入A室直至填滿。
當膜片之運動完成時，空氣閥再次引導空氣至膜片A之背面，同時膜片B做空氣排放動作。在泵回復到 原啟動狀態時，氣動隔膜泵內的兩個膜片各自完成了一個空氣排放或流體排放的過程。這構成了一個循環泵送過程。依使用狀況，泵通過數次完全的循環泵送動作而使泵達到自吸狀態。
