Den første driftstilstand: Motorens cirkulære bevægelse gennem en mekanisk anordning får membranen inde i pumpen til at bevæge sig frem og tilbage, komprimere og strække luften inde i pumpekammeret for at skabe undertryk. Der genereres en trykforskel ved sugeporten sammenlignet med det eksterne atmosfæriske tryk. Under påvirkning af denne trykforskel trækkes gas ind i pumpekammeret og udledes derefter fra udstødningsporten.
Den anden driftstilstand: Miniaturemembranpumpen udnytter rotationen af en skrue til at suge ind og udlede væske. Den centrale skrue i miniaturemembranpumpen er drivskruen, drevet af en drivmotor, mens de to yderste skruer er drevne skruer, der roterer i den modsatte retning af drivskruen. Både de drivende og drevne skruer har dobbelt-gevind. På grund af skruernes indgreb og den tætte pasform mellem skruerne og bøsningens indervæg skabes et eller flere forseglede mellemrum mellem sugeporten og udløbsporten på miniaturemembranpumpen. Når skruen roterer og går i indgreb, dannes disse forseglede rum kontinuerligt ved pumpens sugeende, og forsegler væsken i sugekammeret indeni. Væsken skubbes derefter kontinuerligt fra sugekammeret langs skrueaksen til udløbsenden, hvorved væsken, der er indesluttet i hvert rum, løbende udtømmes. Dette svarer til en møtrik, der kontinuerligt skubbes fremad, mens skruen roterer. Dette er det grundlæggende arbejdsprincip for en miniaturemembranpumpe.