空气经由气阀压缩进入膜片A之背面，由膜片挤压液室。此种以空气驱动的方式可免除一般活塞驱 动之机械应力，从而显著地延长膜片的寿命。在压缩空气将膜片A推离中心体时，另一端之膜片B同时被连结之中心轴拉向中心体，此时，膜片B背面之空气由出口 排放到泵体外。如此使B室形成真空状态，因而能靠外面大气压力之作用将流体由入口支管将阀球推离阀座使流体能自由地进入B室直至填满。
当受空气挤压之膜片A达到其位移极限时，空气阀会将空气引导至膜片B之背面，同样形成挤压力而使其推离中心体，同时将连结的膜片A拉回中心体，此时膜片B之驱动所产生的液压将入口阀球推回阀座，同时将出口阀球推离阀座使流体能被挤压而从出口排出泵体外。膜片A被拉回中心体这个动作使A室形成真空状态，因而能靠大气压力作用将流体由入口支管将阀球推离阀座而进入A室直至填满。
当膜片之运动完成时，空气阀再次引导空气至膜片A之背面，同时膜片B做空气排放动作。在泵回复到 原启动状态时，气动隔膜泵内的两个膜片各自完成了一个空气排放或流体排放的过程。这构成了一个循环泵送过程。依使用状况，泵通过数次完全的循环泵送动作而使泵达到自吸状态。
