隔膜閥是以金屬製薄膜（隔膜）作為閥瓣上下移動，以開關流路的超高純度用閥。它不具有填料函之類的滑動密封部，流體接觸的部分完全隔離，因此原理上不易發生來自外部的污染或內部的粉塵產生，已成為半導體製程氣體用閥的標準形式。
其特點有3項：①隔膜平坦地封住流路，死體積極小；②沒有滑動部位，不產生粉塵；③循環壽命長。在ALD這類以每秒等級切換氣體的製程中，開關反應速度與關閉時殘留容積的大小會直接影響膜質。
驅動方式以氣動式（air-operated）為主流，由設備內的氣壓管路經電磁閥操作。手動型則用於維修用管路。隔膜材料使用Hastelloy等耐蝕合金，以因應Cl₂、HBr、HF系的腐蝕性氣體，以及SiH₄這類自燃性氣體。
決定壽命的是隔膜的金屬疲勞。標稱循環壽命達數百萬～1千萬次等級，但實際壽命會因溫度、差壓與微粒夾入而改變。一旦破裂就會造成外部洩漏，若為有毒、可燃性氣體將導致重大事故，因此會嚴格執行依循環次數的預防性更換。
主要廠商有Fujikin、KITZ SCT、CKD、Swagelok等。比起單獨使用，一般多以整合式模組的形式大量安裝於氣體箱內，藉整合化削減死體積已成為各家技術競爭的焦點。