Driften av en membrankompressor kan delas in i fyra steg: insug, kompression, avgas och återställning. Under insugningsstadiet rör sig membranet åt ena sidan, vilket ökar volymen på kompressionskammaren och skapar ett undertryck. Gas dras sedan in i kompressionskammaren genom insugningsventilen.

Under kompressionssteget rör sig membranet i motsatt riktning, vilket minskar kompressionskammarens volym. Gasen komprimeras och trycket ökar. När gastrycket når avgasventilens öppningstryck öppnas avgasventilen och gasen töms ut. I återställningssteget återgår membranet till sitt utgångsläge och förbereder sig för nästa insugningscykel.