隔膜水泵的工作原理主要基於隔膜的往復運動，通過改變容積來輸送液體。具體來說，隔膜泵內部有兩個相互連結的腔室，兩腔之間由一個柔性隔膜隔開，一個腔稱為吸入腔，另一個腔稱為排出腔。泵的兩端有進出口閥門。
工作時，通過壓縮空氣或液體的作用，驅動隔膜從吸入腔一側移動至排出腔一側，完成一次泵送過程。當隔膜移動到排出腔一側時，吸入腔與進口閥門連線，排出腔與出口閥門連線。此時，隔膜泵從進口吸入液體，同時通過驅動裝置將排出腔的液體推送至出口。然後，隔膜繼續往復移動，將液體從吸入腔排到排出腔，完成一次完整的泵送過程。
隔膜泵的工作原理使其能夠泵送含有顆粒、高粘度、腐蝕性和揮發性等特殊液體。由於隔膜泵的液體和驅動氣體(或液體)之間通過隔膜隔開，不需要額外的密封裝置，避免了洩漏和污染的可能。這使得隔膜泵在化工、石油、食品、醫藥等行業中有著廣泛的套用。