Membraankompressori töö võib jagada neljaks etapiks: sisselaske, kokkusurumine, väljalaske ja lähtestamine. Sisselaskefaasis liigub diafragma ühele küljele, suurendades survekambri mahtu ja tekitades alarõhu. Seejärel tõmmatakse gaas läbi sisselaskeklapi survekambrisse.
Kompressioonifaasis liigub membraan vastupidises suunas, vähendades survekambri mahtu. Gaas surutakse kokku ja rõhk tõuseb. Kui gaasirõhk jõuab väljalaskeklapi avanemisrõhuni, avaneb väljalaskeklapp ja gaas tühjendatakse. Lähtestamise etapis naaseb diafragma algasendisse, valmistudes järgmiseks sisselasketsükliks.