膜片泵的工作原理主要依賴於其核心部件——隔膜（或稱膜片）的往復運動。隔膜通常由彈性好、耐腐蝕的橡膠材質製成，能夠在壓力作用下伸縮變形。膜片泵的工作流程大致可以分為四個階段：
吸入階段。當壓縮空氣進入隔膜的一側時，會在隔膜的另一側形成負壓區域，吸入閥門因此打開，使液體從吸入管道中被吸入腔室。
壓縮階段。在壓縮空氣的推動下，隔膜向排出口移動，將液體推進壓縮腔室中，液體壓力隨之上升。
排放階段。當液體壓力達到氣控閥門所設定的壓力值時，排出閥門打開，壓縮腔室中的液體被排出，隔膜隨後向吸入口移動，準備下一次循環。
此外，膜片泵的工作還涉及到閥門的控制，這些閥門根據膜室內外的壓力變化而開合，從而實現泵的吸入和排放狀態的切換。膜片泵的流量和進出口壓力會隨著工作階段的不同而相應變化。