直流隔膜泵的工作原理主要依賴於內部機械偏心裝置驅動隔膜進行往復運動，從而實現液體的吸入和排出。具體來說，直流隔膜泵使用微型直流電動機作為動力源，通常電壓為5V、12V、24V。
當電機啟動時，它驅動內部機械偏心裝置進行偏心運動，這種運動帶動隔膜在泵腔內進行往復運動。這個往復運動過程包括對泵腔內空氣的壓縮和拉伸。在壓縮過程中，抽氣口關閉而排氣口打開，形成微正壓；在拉伸過程中，排氣口關閉而抽氣口打開，形成負壓。這種壓力差使得氣體或液體在壓力作用下被壓入或排出泵腔。
直流隔膜泵的特點包括自吸能力，適用於輸送高粘度液體和含顆粒物質的介質。與需要潤滑油和真空泵油的傳統真空泵不同，直流隔膜泵不會污染工作介質，具有體積小、噪音低、免維護的特點，可以連續運行24小時。