ブレーキペダルを踏んでいないとき，コントロールバルブは開き，エアバルブは閉じた状態です。このとき，定圧室（負圧）と変圧室は通じており両室が同圧のため，パワーピストンはリターンスプリングにより押さえられています。

普通にブレーキペダルを踏み込んだとき，リアクションディスクの変形によりパワーピストンに対してプランジャーが移動し，コントロールバルブを閉じ，エアバルブを開きます。これにより，定圧室（負圧）と変圧室は遮断されて変圧室へ大気が導入され両室間に差圧が生じるため，ブレーキブースターの倍力作用が働きます。

緊急制動時などでブレーキペダルを速く踏み込んだとき，リアクションディスクの変形が大きくなることでパワーピストンに対するプランジャーの移動量が増えます。このとき，プランジャーにより押し広げられたクリップからスプリングによりスリーブがはずれ，コントロールバルブを閉じたまま，エアバルブを通常制動時よりも大きく開きます。これにより，変圧室へより多くの大気が導入されて，弱い踏力でも大きな倍力作用（ブレーキアシスト^*）が働きます。

ブレーキペダルを保持しているとき，リアクションディスクの変形がやわらぐことでパワーピストンに対するプランジャーの移動量が減り，コントロールバルブとエアバルブをともに閉じます。これにより，定圧室（負圧）と変圧室は遮断されたまま変圧室への大気の導入が止まり，両室間の差圧が一定に保たれるため，制動力が保持されます。

ブレーキペダルを解除すると，各制動時のバルブ状態から非制動時のバルブ状態（コントロールバルブ：開，エアバルブ：閉）へ戻ります。これにより，定圧室（負圧）と変圧室は同圧となり，パワーピストンはリターンスプリングにより非制動時の位置まで戻ります。