Η μηχανική αντλία καυσίμου είναι μια συσκευή που μεταφέρει καύσιμο στον κινητήρα. Λόγω του γεγονότος ότι οι μηχανικές αντλίες καυσίμου γενικά λειτουργούν καλύτερα σε κινητήρες με καρμπυρατέρ, συνήθως βρίσκονται μόνο σε παλαιότερα οχήματα.
Ένα καρμπυρατέρ σκύβει πάνω από τον κινητήρα σε πολλά παλαιότερα αυτοκίνητα και μεταφέρει καύσιμο στους θαλάμους καύσης μέσω θυρών εισαγωγής. Μερικά παλαιότερα αυτοκίνητα έτρεχαν τις γραμμές καυσίμου κάτω από τη δεξαμενή βενζίνης, έτσι ώστε η βαρύτητα να κάνει το έργο της μεταφοράς βενζίνης από τη δεξαμενή στο καρμπυρατέρ. Ωστόσο, πολλά παλαιότερα μοντέλα χρειάζονταν λίγη επιπλέον βοήθεια για να φτάσουν τα καύσιμα από τη δεξαμενή στο καρμπυρατέρ. Η μηχανική αντλία καυσίμου, η οποία συνήθως βρισκόταν στο πλάι του κινητήρα, σχεδιάστηκε έτσι ώστε να εξαντλείται από την ορμή του κινητήρα και να παρέχει στο καρμπυρατέρ μια σταθερή παροχή καυσίμου.
Μια μηχανική αντλία καυσίμου τοποθετείται στο πλάι του κινητήρα. Ένας μοχλός ή ράβδος ώθησης στην αντλία διέρχεται από ένα άνοιγμα στο πλάι του κινητήρα και ευθυγραμμίζεται με έναν ειδικό λοβό στον εκκεντροφόρο άξονα. Καθώς ο εκκεντροφόρος περιστρέφεται, ο λοβός κινεί το μοχλό πάνω-κάτω, ανυψώνοντας και κατεβάζοντας ένα εύκαμπτο διάφραγμα μέσα στην αντλία. Με την κίνηση του διαφράγματος, η βενζίνη τραβιέται κάτω από τις γραμμές καυσίμου και μέσα στην αντλία. Από εκεί, η βενζίνη ωθείται στο καρμπυρατέρ, το οποίο χρησιμοποιεί το κενό του κινητήρα για να τραβήξει το καύσιμο στους θαλάμους καύσης.
Επειδή οι αντλίες καυσίμου διαφράγματος τρέχουν απευθείας από τον κινητήρα, θα λειτουργούν μόνο όταν ο κινητήρας βρίσκεται σε λειτουργία ή βρίσκεται σε λειτουργία. Αυτό αποτρέπει την επικίνδυνη συσσώρευση καυσίμου από τις γραμμές. Οι μηχανικές αντλίες καυσίμου επίσης δεν ασκούν μεγάλη πίεση στο σύστημα: Τα περισσότερα συστήματα καυσίμων με καύση λειτουργούν έως και 4 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi) και σπάνια ποτέ περισσότερο από 15 psi.
Δεδομένου ότι οι αντλίες καυσίμου διαφράγματος βρίσκονται ακριβώς στο πλάι του κινητήρα, η αντικατάσταση αυτού του τμήματος είναι σχετικά εύκολη και γρήγορη. Ωστόσο, παρά τα χαμηλά επίπεδα πίεσης των συστημάτων καυσίμου με καρμπυρατέρ, εάν αποσυνδέσετε τη γραμμή που τροφοδοτείται σε μια μηχανική αντλία καυσίμου, θα στάζει καύσιμο. Η γραμμή καυσίμου βρίσκεται κάτω από τη δεξαμενή αερίου, επομένως η βαρύτητα θα τραβάει συνεχώς το καύσιμο στη γραμμή αν δεν το συνδέσετε. Θα πρέπει επίσης να βεβαιωθείτε ότι έχετε ευθυγραμμίσει σωστά τον μοχλό ή τη ράβδο ώθησης προς τα πάνω με τον εκκεντροφόρο άξονα του κινητήρα κατά την εγκατάσταση της νέας αντλίας καυσίμου, ώστε να μην προκαλέσετε βλάβη στην αντλία όταν αναποδογυρίζετε τον κινητήρα.
Τελικά τα ηλεκτρονικά συστήματα ψεκασμού καυσίμου, τα οποία ευνοήθηκαν για μεγαλύτερη ακρίβεια και έλεγχο, αντικατέστησαν τα καρμπυρατέρ. Όταν συνέβη αυτό, τα αυτοκίνητα άρχισαν επίσης να απαιτούν συστήματα καυσίμου που λειτουργούσαν υπό υψηλή πίεση, γενικά μεταξύ 40 και 60 psi. Επειδή μια μηχανική αντλία καυσίμου δεν μπορεί να υποστηρίξει ένα σύστημα υπό τόση πίεση, τελικά παραμερίστηκαν υπέρ της ηλεκτρονικής αντλίας καυσίμου υψηλότερης απόδοσης.