Der erste Betriebsmodus: Die kreisförmige Bewegung des Motors durch ein mechanisches Gerät bewirkt, dass sich die Membran in der Pumpe hin- und herbewegt, wodurch die Luft in der Pumpenkammer komprimiert und gedehnt wird, um einen Unterdruck zu erzeugen. Am Sauganschluss entsteht ein Druckunterschied zum äußeren Atmosphärendruck. Unter dem Einfluss dieser Druckdifferenz wird Gas in die Pumpenkammer gesaugt und dann aus der Auslassöffnung ausgestoßen.
Die zweite Betriebsart: Die Miniatur-Membranpumpe nutzt die Drehung einer Schraube zum Ansaugen und Abgeben von Flüssigkeit. Die zentrale Schraube der Miniaturmembranpumpe ist die Antriebsschraube, die von einer Antriebsmaschine angetrieben wird, während die beiden äußeren Schrauben angetriebene Schrauben sind, die sich in die entgegengesetzte Richtung zur Antriebsschraube drehen. Sowohl die Antriebs- als auch die angetriebene Schraube haben Doppelgewinde. Durch das Ineinandergreifen der Schrauben und den festen Sitz zwischen den Schrauben und der Innenwand der Buchse entstehen ein oder mehrere abgedichtete Räume zwischen dem Sauganschluss und dem Druckanschluss der Miniaturmembranpumpe. Während sich die Schnecke dreht und ineinander greift, bilden sich am Saugende der Pumpe kontinuierlich diese abgedichteten Räume, die die Flüssigkeit in der Saugkammer im Inneren abdichten. Die Flüssigkeit wird dann kontinuierlich von der Saugkammer entlang der Schraubenachse zum Auslassende gedrückt, wodurch die in jedem Raum eingeschlossene Flüssigkeit kontinuierlich ausgestoßen wird. Dies ähnelt einer Mutter, die kontinuierlich nach vorne gedrückt wird, während sich die Schraube dreht. Dies ist das grundlegende Funktionsprinzip einer Miniaturmembranpumpe.