靠隔膜在氣缸中作往復運動來壓縮和輸送氣體的往復壓縮機。隔膜沿周邊由兩限制板夾緊並組成氣缸，隔膜由機械或液壓驅動在氣缸內往復運動，從而實現對氣體的壓縮和輸送。採用橡膠或塑膠制的隔膜且由機械驅動的壓縮機，隻適用於排氣量為數立方米每小時和排氣壓力為1.2兆帕左右的場合，一般製成為單級或兩級的。

　　

采用金屬隔膜並由液力驅動的壓縮機（見圖）比較常見，其排氣量可達100米 3/小時，多級壓縮的排氣壓力可超過100兆帕，適用於各種氣體的輸送和加壓，也可用作無油潤滑壓縮機之後的增壓壓縮機。金屬隔膜的厚度一般取0.3～0.5毫米。隔膜的壽命取決於選用的材料及其 表面粗糙度。由於液壓驅動的運動質量較大，液壓部分的活塞平均速度隻能取2米／秒，因而機器的轉速通常在300～500轉／分的范圍內。隔膜壓縮機的氣缸工作容積表面積與氣缸體積的比值比往復活塞壓縮機大得多，氣體的壓縮接近於等溫過程，故每級的壓力比可高達25。隔膜壓縮機由於氣缸密封性好，壓縮的氣體不受污染，適合於小排氣量時的各種用途。如用作小型供氣裝置、氣動調節器、水族館飼養池的通氣裝置，以及化學工業中無油、有毒、有腐蝕性、貴重的或有放射性氣體的輸送和加壓。