La vàlvula de diafragma substitueix el conjunt del nucli de la vàlvula per un cos de vàlvula revestit resistent a la corrosió i un diafragma resistent a la corrosió, i utilitza el moviment del diafragma per ajustar-lo. El material del cos de la vàlvula de diafragma és de ferro colat, acer fos o acer inoxidable fos i està revestit amb diversos materials resistents a la corrosió o al desgast, cautxú del material del diafragma i PTFE. El diafragma del revestiment té una forta resistència a la corrosió i és adequat per a l'ajust de mitjans corrosius forts, com ara àcids forts i àlcalis forts.
La vàlvula de diafragma té una estructura senzilla, una petita resistència al fluid i una capacitat de flux més gran que altres tipus de vàlvules de la mateixa especificació; no hi ha fuites i es pot utilitzar per ajustar mitjans de partícules en suspensió i d'alta viscositat. El diafragma aïlla el medi de la cavitat superior de la tija de la vàlvula, de manera que no hi ha fuites del medi sense embalatge. Tanmateix, a causa de la limitació dels materials del diafragma i del revestiment, la resistència a la pressió i la resistència a la temperatura són pobres i, en general, només és adequada per a una pressió nominal d'1,6 MPa i per sota de 150 graus.
Les característiques de flux de la vàlvula de diafragma són properes a les característiques d'obertura ràpida, que són aproximadament lineals abans del 60 per cent de la carrera, i el cabal després del 60 per cent no canvia gaire. Les vàlvules pneumàtiques de diafragma també es poden equipar amb senyals de retroalimentació, limitadors i posicionadors per satisfer les necessitats de control automàtic, control de programa o regulació de cabal. El senyal de retroalimentació de la vàlvula de diafragma pneumàtica adopta la tecnologia de detecció sense contacte. Aquest producte adopta un cilindre de propulsió de tipus pel·lícula en lloc d'un cilindre de pistó, la qual cosa elimina l'inconvenient que l'anell del pistó es fa malbé fàcilment i provoca fuites, cosa que fa que sigui impossible empènyer la vàlvula per obrir i tancar. Quan falla la font d'aire, encara es pot accionar el volant per obrir i tancar la vàlvula.
