Os atuadores de membrana e de fole possuem um amplo leque de aplicações como sistemas de acionamento ou de molas pneumáticas. No mundo da pneumática, eles formam uma classe própria com propriedades especiais e não possuem, sobretudo, um efeito stick-slip prejudicial. O efeito stick-slip (ou "cola-desliza") descreve o deslizamento brusco de corpos sólidos que se movimentam uns contra os outros. Esse fenômeno ocorre quando um corpo em movimento possui uma fricção estática significativamente maior que a fricção deslizante. Isso acontece com frequência nos cilindros pneumáticos.
Os cilindros tipo fole são tanto sistemas atuadores como de molas pneumáticas e pertencem à categoria dos atuadores de membrana. Os cilindros tipo fole atuam como elementos de acionamento por meio de ventilação e dreno. Conforme o curso aumenta, a força gerada diminui em função da constrição do fole. Se pressurizados com pressão permanente, os cilindros tipo fole atuam como elementos de amortecimento. A construção simples consiste em duas placas de conexão metálicas com foles de borracha fixados a elas. Não há elementos de vedação e partes mecanicamente móveis. Os cilindros tipo fole são atuadores de simples ação que não requerem uma mola de retorno, já que o retorno é efetuado por força externa.
Uma grande vantagem dos cilindros tipo fole é ter altura de instalação mais baixa, comparativamente aos cilindros convencionais, e movimentação livre. Isso significa que desvios de eixo maiores e rotações angulares até 20º também são possíveis. E os cilindros tipo fole não são propensos ao efeito slip-stick, que costuma ser um problema nos cilindros convencionais. Os foles duplos destinam-se a cursos maiores. Podem ser usados com diferentes meios, como ar comprimido, gás e líquidos, se consideradas as propriedades da borracha.
Os músculos pneumáticos são atuadores de membrana, ou mais precisamente atuadores de contração de membrana, também conhecidos como atuadores de tração. Foram desenvolvidos de acordo com o modelo de um músculo biológico. Eles consistem em uma mangueira de contração e peças de conexão. A mangueira de contração é composta por uma membrana de borracha e uma camada interna de fios de aramida. A membrana sela hermeticamente o meio de operação. Os fios oferecem suporte resistente e transferência de força. Com a aplicação de uma pressão interna, a membrana tubular se expande na direção circunferencial. Isso gera uma força de tração e um movimento de contração na direção longitudinal. A força de tração máxima utilizável está disponível no início da contração e diminui com o curso. As vantagens: o atuador de membrana possui uma excelente relação força/peso, trabalha de forma particularmente poderosa, rápida, sem stick-slip e com uma força inicial 10 vezes maior que os cilindros pneumáticos similares.