Le premier mode de fonctionnement : le mouvement circulaire du moteur, grâce à un dispositif mécanique, provoque un mouvement alternatif du diaphragme à l'intérieur de la pompe, comprimant et étirant l'air à l'intérieur de la chambre de la pompe pour créer une pression négative. Une différence de pression est générée au niveau de l'orifice d'aspiration par rapport à la pression atmosphérique externe. Sous l'influence de cette différence de pression, le gaz est aspiré dans la chambre de la pompe puis évacué par l'orifice d'échappement.
Le deuxième mode de fonctionnement : La pompe à membrane miniature utilise la rotation d'une vis pour aspirer et évacuer le liquide. La vis centrale de la pompe à membrane miniature est la vis motrice, entraînée par un moteur principal, tandis que les deux vis extérieures sont des vis entraînées, tournant dans le sens opposé à la vis motrice. Les vis motrices et entraînées ont des filetages à double-filetage. En raison de l'engrènement des vis et de l'ajustement serré entre les vis et la paroi interne de la bague, un ou plusieurs espaces étanches sont créés entre l'orifice d'aspiration et l'orifice de refoulement de la pompe à membrane miniature. Au fur et à mesure que la vis tourne et s'engrène, ces espaces scellés se forment en continu à l'extrémité d'aspiration de la pompe, scellant le liquide dans la chambre d'aspiration à l'intérieur. Le liquide est ensuite poussé en continu depuis la chambre d'aspiration le long de l'axe de la vis jusqu'à l'extrémité de refoulement, évacuant en continu le liquide enfermé dans chaque espace. Ceci est similaire à un écrou poussé continuellement vers l’avant lorsque la vis tourne. C'est le principe de fonctionnement de base d'une pompe à membrane miniature.