В мембранному насосі роль поршня виконує гнучка пластина-діафрагма, закріплена по краях і изгибающаяся під дією важільного механізму або змінного тиску середовища. При вигині діафрагми в одну сторону відбувається всмоктування рідини, при вигині в іншу — нагнітання. В камерах агрегату немає тертьових деталей, що говорить про відсутність частинок зносу у виробі. Замість мембрани може використовуватися конструкція з гумової трубки, в яку вставлена інша трубка. Під тиском масла трубки згинаються, збільшуючи продуктивність насоса.