Pierwszy tryb pracy: Ruch okrężny silnika za pośrednictwem urządzenia mechanicznego powoduje, że membrana wewnątrz pompy wykonuje ruch posuwisto-zwrotny, ściskając i rozciągając powietrze w komorze pompy, tworząc podciśnienie. Na króćcu ssawnym powstaje różnica ciśnień w porównaniu z zewnętrznym ciśnieniem atmosferycznym. Pod wpływem tej różnicy ciśnień gaz jest zasysany do komory pompy, a następnie odprowadzany przez króciec wylotowy.
Drugi tryb pracy: Miniaturowa pompa membranowa wykorzystuje obrót śruby do zasysania i odprowadzania cieczy. Centralną śrubą miniaturowej pompy membranowej jest śruba napędowa, napędzana przez silnik główny, natomiast dwie zewnętrzne śruby to śruby napędzane, obracające się w kierunku przeciwnym do śruby napędowej. Zarówno śruba napędzająca, jak i napędzana mają gwint podwójny-. Ze względu na zazębienie śrub i ścisłe dopasowanie śrub do wewnętrznej ścianki tulei, pomiędzy króćcem ssawnym a króćcem tłocznym miniaturowej pompy membranowej powstaje jedna lub więcej uszczelnionych przestrzeni. Gdy śruba obraca się i zazębia, te uszczelnione przestrzenie tworzą się w sposób ciągły na końcu ssącym pompy, uszczelniając ciecz w komorze ssącej wewnątrz. Ciecz jest następnie w sposób ciągły wypychana z komory ssącej wzdłuż osi ślimaka do końca tłocznego, w sposób ciągły usuwając ciecz zamkniętą w każdej przestrzeni. Przypomina to ciągłe przesuwanie nakrętki do przodu w miarę obracania się śruby. Jest to podstawowa zasada działania miniaturowej pompy membranowej.