隔膜泵主要由傳動部分和隔膜缸頭兩大部分組成。傳動部分是帶動隔膜片來回鼓動的驅動機構，它的傳動形式有機械傳動、液壓傳動和氣壓傳動等。其中應用較為廣泛的是液壓傳動。隔膜泵的工作部分主要由曲柄連桿機構、柱塞、液缸、隔膜、泵體、吸入閥和排出閥等組成，其中由曲軸、連桿、柱塞和液缸構成的驅動機構與往復柱塞泵相似。如圖為液壓傳動的隔膜泵。
隔膜泵工作時，曲柄連桿機構在電動機的驅動下，帶動柱塞作往復運動，柱塞的運動通過液缸內的工作液體而傳到隔膜，使隔膜來回鼓動。
隔膜泵缸頭部分主要由一隔膜片將被輸送的液體和工作液體分開，當隔膜片向傳動機構一邊運動，泵缸內工作室為負壓而吸入液體；當隔膜片向另一邊運動時，則排出液體。被輸送的液體在泵缸內被膜片與工作液體隔開，只與泵缸、吸入閥、排出閥及隔膜片的泵內一側接觸，而不接觸柱塞以及密封裝置，這就使柱塞等重要零件完全在油介質中工作，處于良好的工作狀態。下圖為工作狀態的隔膜泵。
隔膜片要有良好的柔韌性，還要具有耐腐蝕性能，制作材料通常為聚四氟乙烯、橡膠等。隔膜片兩側帶有網孔的鍋底狀零件是為了防止膜片局部產生過大的變形而設置的，一般稱為膜片限制器。隔膜泵的密封性能較好，能夠較為容易地達到無泄漏運行，可用于輸運酸堿鹽等具有腐蝕性及高黏度液體。
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