Pneumatikzylinder wandeln Luftdruck in eine lineare Bewegung um. Sie sind wie Automobilkolben, außer dass der Kolben (und die Pleuelstange) durch einen Zustrom von Druckgas anstelle einer Benzinexplosion geschoben werden. Der Kolben muss nach jedem Hub in die Ausgangsposition zurückgeführt werden. Wenn eine Feder verwendet wird, um den Kolben zurückzustellen, handelt es sich um einen einfach wirkenden Zylinder. Wenn der Kolben mit Luftdruck zurückgeführt wird, handelt es sich um einen doppeltwirkenden Zylinder.
Doppeltwirkende pneumatische Zylinder sind teurer als einfachwirkende pneumatische Zylinder, aber doppeltwirkende Zylinder sind einfachwirkenden Zylindern durch jede andere wichtige Maßnahme überlegen. Double-Action-Zylinder sind schneller, stärker und verbrauchen weniger Energie, um die gleiche Arbeit zu erledigen. In industriellen Anwendungen werden nach Möglichkeit einfachwirkende Zylinder verwendet, aber wenn Geschwindigkeit oder Kraft wichtig sind, werden doppeltwirkende Zylinder verwendet. Zu den Anwendungen gehören das Öffnen und Schließen von Ventilen und Türen, das Abnehmen von Förderbändern und das Auflegen von Gegenständen auf Förderbänder. Sie werden auch zum Heben und Bewegen von Waren sowie für Pressen und Stanzen verwendet.
Pneumatikzylinder – auch doppeltwirkende Zylinder – sind seit der Einführung der künstlichen Muskulatur von McKibben ein wichtiger Bestandteil von Robotern. Roboterarme bewegen sich viel natürlicher, wenn die Arme mit Muskeln ausgestattet sind, die denen des menschlichen Arms ähneln. Die künstlichen Muskeln von McKibben bestehen aus Gummischläuchen, die von einem Metallgewebe umschlossen sind. Wenn die Gummischläuche aufgeblasen werden, dehnt sich das Metallgeflecht im Durchmesser aus und verringert sich in der Länge – es zieht am Arm. Arme (sowohl künstliche als auch natürliche) haben wirklich zwei Muskelgruppen – einen vorne (Bizeps), um den Gelenkwinkel zu verringern, und einen anderen auf der Rückseite des Arms (Trizeps), der den Gelenkwinkel vergrößert. Da diese Muskeln zusammenarbeiten müssen, müssen die Drücke sehr schnell koordiniert werden, daher sind doppeltwirkende Zylinder für die Luftversorgung der McKibbens unerlässlich.
Doppeltwirkende Zylinder werden in Automobil-, Motorrad-, ATV- und Flugzeugfahrwerksaufhängungen verwendet, da die Stöße so schnell kommen, dass ein einfachwirkender Zylinder unpraktisch wäre. Doppeltwirkende Zylinder werden in Bohrmaschinen, Holzspaltern und Erdbewegungsmaschinen verwendet, da die erforderlichen Kräfte einfachwirkende Zylinder unpraktisch machen. Doppeltwirkende Zylinder finden sich in Baggerladern, Aufzügen, Müllverdichtern, Müllwagen, Gabelstaplern, Wagenhebern und den Maschinen auf Schrottplätzen, die alte Autos komprimieren. Sie werden auch in medizinischen Anwendungen verwendet, die Beatmungsgeräte antreiben – diese Geräte, die den Menschen beim Atmen helfen. Doppeltwirkende Zylinder finden zunehmend Anwendung im Raumfahrtprogramm – sie öffnen und schließen die Shuttlebucht Türen – denn die hohe Strahlung im Weltraum macht es wichtig, Elektromotoren durch Pneumatik zu ersetzen und Hydraulik. Strahlung stört die Elektronik, nicht aber die Hydraulik oder Pneumatik.