膜式干燥机利用空气中气体成分的选择性渗透过程。干燥器是一个圆筒，里面装有数千条带有内涂层的微小中空聚合物纤维。这些纤维具有去除水蒸气的选择性渗透性。当过滤后的湿压缩空气进入气缸时，膜涂层允许水蒸气渗透膜壁并聚集在纤维之间，而干燥的空气继续通过气缸中的纤维，压力几乎与进入的湿空气相同。渗透的水被排放到气缸外部的大气中。渗透或分离是由中空纤维的内部和外部之间的气体分压差引起的。
膜式干燥机操作简单、运行时静音、无活动部件、低功耗和最低服务要求（主要是干燥机上游的过滤器）。除了去除水，还可以使用膜实现气体成分分离，具体取决于纤维材料的特性。不同气体的分离是通过膜中分子大小和气体溶解度的差异来实现的。较小分子尺寸的气体具有较大的扩散性，并且可以通过流动性的差异适当地分离。