Den første driftsmodusen: Den sirkulære bevegelsen til motoren, gjennom en mekanisk enhet, får membranen inne i pumpen til å bevege seg frem og tilbake, komprimere og strekke luften inne i pumpekammeret for å skape negativt trykk. En trykkforskjell genereres ved sugeporten sammenlignet med det ytre atmosfæriske trykket. Under påvirkning av denne trykkforskjellen trekkes gass inn i pumpekammeret og slippes deretter ut fra eksosporten.
Den andre driftsmodusen: Miniatyrmembranpumpen bruker rotasjonen av en skrue for å trekke inn og slippe ut væske. Den sentrale skruen til miniatyrmembranpumpen er drivskruen, drevet av en drivmotor, mens de to ytre skruene er drevne skruer som roterer i motsatt retning av drivskruen. Både de drivende og drevne skruene har dobbeltgjengede-gjenger. På grunn av inngrepet mellom skruene og den tette tilpasningen mellom skruene og innerveggen av bøssingen, dannes ett eller flere forseglede rom mellom sugeporten og utløpsporten til miniatyrmembranpumpen. Når skruen roterer og griper inn, dannes disse forseglede rommene kontinuerlig ved pumpens sugeende, og forsegler væsken i sugekammeret inne. Væsken skyves deretter kontinuerlig fra sugekammeret langs skrueaksen til utløpsenden, og tømmer kontinuerlig væsken som er innelukket i hvert rom. Dette ligner på en mutter som kontinuerlig skyves fremover mens skruen roterer. Dette er det grunnleggende arbeidsprinsippet til en miniatyrmembranpumpe.