Мембранные насосы являются одним из видов поршневых насосов. Вытесняющим элементом мембранных насосов служит упругая мембрана из стали или резины. Мембрана совершает возвратно-поступательные движения или под действием вытесняющего давления плунжера, или под действием приводного шатуна.
При всасывании изгиб мембраны происходит в левую сторону. В этот момент создается разрежение в полости нагнетания и подсасывается жидкость на стороне всасывания через клапан. При сжатии мембрана изгибается в правую сторону, отжимая жидкость на стороне нагнетания в напорный трубопровод.
В основном в плунжерно-мембранных насосах используются клапаны со сферической пробкой, которые не склонны к засорению и отличаются надежностью конструкции. Мембрана в таком насосе способна совершенно герметично отделять рабочее пространство насоса, заполненное передающей жидкостью, от самой транспортируемой жидкости. По этой причине плунжерно-мембранные насосы часто используются для прокачки агрессивных жидких веществ, типа щелочей или кислот.