当系统采用隔膜式气压罐时，当系统压力大于预充气压时，在系统压力的作用下，部分工作介质进入气囊，直至气囊外氮气压力与系统压力达到平衡。当系统压力再次升高超过预充气体压力时，部分介质将进入气囊，压缩气囊与罐体之间的气体，气体的压缩压力增加。当压力增加到与系统压力相同的水平时，介质停止进入。相反，当系统压力下降时，系统中的介质压力低于袋与罐体之间的气体压力，袋中的水就会被气体挤出补充系统，使系统压力升高，直至系统工作介质压力等于袋与罐体之间的气体压力，袋内的水不再由外部系统供给，保持动态平衡。

在结构上，隔膜式气压罐是由钢壳和橡胶隔膜内罐组成的储能装置。橡胶隔膜将水室和空气室完全分开。当外压水充入隔膜式气压水罐内罐时，罐内密封的空气被压缩。根据博伊尔气体定律，压缩气体体积变小，压力增大，储存能量，压缩气体的膨胀可以将橡胶隔膜中的水压出罐外。普通的气压罐没有橡胶隔膜衬里，而是直接在罐内壁使用环氧树脂等环保材料，防止腐蚀。工作原理相同，由空气压缩控制。