Caracteristica de bază a unui compresor cu diafragmă este utilizarea unei diafragme flexibile pentru a izola complet gazul de părțile mecanice ale compresorului, asigurând o puritate ridicată a gazului și prevenind scurgerile și contaminarea. Prin urmare, este potrivit pentru comprimarea gazelor de înaltă-puritate, rare, valoroase, inflamabile, explozive, toxice, dăunătoare, corozive și de-înaltă presiune.

Principiul de funcționare al unui compresor cu diafragmă se bazează pe un lanț de transfer de energie de „acționare hidraulică - deformarea diafragmei - compresie de gaz”. Ciclul de lucru al unui compresor cu diafragmă include patru etape: admisie, compresie, evacuare și resetare. În timpul admisiei, diafragma se deplasează spre camera hidraulică, crescând volumul camerei de gaz și creând o presiune negativă, atrăgând gaz prin supapa de admisie. În timpul compresiei, diafragma se mișcă în direcția opusă, scăzând volumul camerei de gaz, comprimând gazul și crescând treptat presiunea. În timpul evacuarii, când presiunea gazului atinge valoarea setată, supapa de evacuare se deschide, iar gazul comprimat este evacuat. În timpul resetării, diafragma se deplasează înapoi spre camera hidraulică, pregătindu-se pentru următorul ciclu. În fiecare ciclu de lucru, uleiul hidraulic trebuie completat în camera de ulei printr-o pompă de ulei pentru a menține presiunea necesară a uleiului.

Deoarece raportul dintre suprafața volumului de lucru a cilindrului și volumul cilindrului unui compresor cu diafragmă este mult mai mare decât cel al unui compresor cu piston alternativ, compresia gazului este aproape de un proces izoterm, astfel încât raportul de presiune al fiecărei trepte poate fi de până la 25.