Membranska črpalka je črpalka s pozitivnim pretokom, ki za črpanje tekočin uporablja fleksibilno membrano. Črpalka uporablja vrsto povratnih ventilov, ki zagotavljajo, da lahko tekočina potuje samo v eni smeri skozi komoro. Sama membrana se lahko razširi in skrči z uporabo zraka pod tlakom, tekočin ali motorjev.
Na splošno membranska črpalka premika tekočine z dvodelnim ciklom. V prvem delu se diafragma odmakne od vhodno/izhodnih ventilov, tako da se prostornina komore poveča. To povečanje volumna povzroči zmanjšanje tlaka v komori glede na vhod in izhod, kar ustvarja vakuumski učinek, ki vleče tekočino noter. Zaporni ventili na vhodnih in izhodnih povezavah zagotavljajo, da lahko tekočina vstopi v komoro samo skozi vhodni priključek.
Po končani prvi fazi se membrana v membranski črpalki potisne nazaj v komoro. Prostornina v komori se nato zmanjša in tlak naraste. Tekočina v komori se potiska skozi izhodni priključek. Tako kot pri vhodnem ciklu tudi pritrjeni nepovratni ventili omogočajo, da tekočina izstopi iz komore samo prek ustrezne povezave.
V večini primerov je sama membrana zatesnjena ob straneh črpalke, kar popolnoma loči komoro od sprožilnega mehanizma. Ker mehanizem dejansko ne premika membrane, temveč jo raztegne in krči, je trenja v sami črpalki malo. Ta lastnost membranske črpalke jo loči od drugih tipov, saj omogoča, da črpalka dlje časa deluje na suho, ne da bi se poškodovala. To, skupaj z njihovimi prilagodljivimi dizajni, omogoča uporabo membranskih črpalk v karkoli, od težkih industrijskih aplikacij do umetnih src.
Obstajata dve glavni vrsti aktuatorjev za membranske črpalke. Prvi uporablja stisnjen zrak ali tekočino za razširitev ali krčenje diafragme. Povečanje tlaka na strani aktuatorja črpalke potisne membrano v komoro, poveča pritisk na tekočino v komori in jo potisne skozi izhod. Prav tako zmanjšanje tlaka na strani aktuatorja povzroči, da se membrana upogiba stran od komore.
Drugi tip aktuatorja uporablja mehansko napravo, pritrjeno na membrano, da jo potisne in potegne v in iz komore. Učinek v komori je enak ne glede na vrsto uporabljenega aktuatorja. Drugačen je le mehanizem, ki se uporablja za poganjanje pulzacij diafragme.