Prvý prevádzkový režim: Kruhový pohyb motora prostredníctvom mechanického zariadenia spôsobuje, že membrána vo vnútri čerpadla sa vratne pohybuje, stláča a napína vzduch vo vnútri komory čerpadla, aby sa vytvoril podtlak. Na sacom hrdle sa vytvára tlakový rozdiel v porovnaní s vonkajším atmosférickým tlakom. Pod vplyvom tohto tlakového rozdielu je plyn nasávaný do komory čerpadla a potom vypúšťaný z výfukového otvoru.
Druhý prevádzkový režim: Miniatúrne membránové čerpadlo využíva otáčanie skrutky na nasávanie a vypúšťanie kvapaliny. Centrálna skrutka miniatúrneho membránového čerpadla je hnacia skrutka poháňaná hnacím motorom, zatiaľ čo dve vonkajšie skrutky sú poháňané skrutky, ktoré sa otáčajú v opačnom smere ako hnacia skrutka. Hnacia aj hnaná skrutka majú dvojitý-závit. Vďaka záberu skrutiek a tesnému uloženiu medzi skrutkami a vnútornou stenou objímky sa medzi nasávacím a výtlačným otvorom miniatúrneho membránového čerpadla vytvorí jeden alebo viac utesnených priestorov. Keď sa skrutka otáča a zaberá, tieto utesnené priestory sa nepretržite vytvárajú na sacom konci čerpadla a utesňujú kvapalinu v sacej komore vo vnútri. Kvapalina je potom kontinuálne vytláčaná zo sacej komory pozdĺž osi závitovky k výtlačnému koncu, pričom kontinuálne vypúšťa kvapalinu uzavretú v každom priestore. Je to podobné, ako keď sa matica neustále posúva dopredu, keď sa skrutka otáča. Toto je základný princíp fungovania miniatúrneho membránového čerpadla.