Os cilindros pneumáticos transformam a pressão do ar em movimento linear. Eles são como os pistões dos automóveis, exceto que o pistão (e a biela) é empurrado por um influxo de gás pressurizado em vez de uma explosão de gasolina. O pistão deve retornar à posição inicial após cada curso. Se uma mola é usada para retornar o pistão, é um cilindro de ação única. Se a pressão de ar for usada para retornar o pistão, é um cilindro de dupla ação.
Os cilindros pneumáticos de dupla ação são mais caros do que os cilindros pneumáticos de ação simples, mas os cilindros de dupla ação são superiores aos cilindros de ação simples em qualquer outra medida importante. Os cilindros de dupla ação são mais rápidos, mais fortes e usam menos energia para fazer o mesmo trabalho. Em aplicações industriais, os cilindros de ação simples são usados, se possível, mas quando a velocidade ou a força são importantes, os cilindros de dupla ação são empregados. As aplicações incluem abrir e fechar válvulas e portas, tirar coisas de correias transportadoras e colocar coisas em correias transportadoras. Eles também são usados para levantar e movimentar mercadorias, bem como para prensas e socos.
Os cilindros pneumáticos - incluindo os cilindros de dupla ação - têm sido um componente importante dos robôs desde a introdução dos músculos artificiais de McKibben. Os braços robóticos se movem de uma maneira muito mais natural se os braços tiverem músculos semelhantes aos do braço humano. Os músculos artificiais de McKibben consistem em tubos de borracha fechados por uma malha de metal. Quando os tubos de borracha são inflados, a malha de metal se expande em diâmetro e diminui em comprimento - puxando o braço. Os braços (artificiais e naturais) realmente têm dois conjuntos de músculos - um na frente (bíceps) para diminuir o ângulo da articulação e outro na parte de trás do braço (tríceps) que aumenta o ângulo da articulação. Como esses músculos devem trabalhar juntos, as pressões devem ser coordenadas muito rapidamente, portanto, os cilindros de dupla ação são essenciais para fornecer ar aos McKibbens.
Os cilindros de dupla ação são usados em suspensões de trens de pouso de automóveis, motocicletas, ATVs e aviões porque os solavancos vêm tão rápido que um cilindro de ação simples seria impraticável. Os cilindros de dupla ação são usados em perfuração, divisores de toras e equipamentos de movimentação de terra porque as forças necessárias tornam os cilindros de ação simples impraticáveis. Cilindros de dupla ação são encontrados em enxadas traseiras, elevadores, compactadores de lixo, caminhões de lixo, empilhadeiras, macacos e aquelas máquinas em depósitos de sucata que compactam carros antigos. Eles também são usados em aplicações médicas que alimentam ventiladores - aquelas máquinas que ajudam as pessoas a respirar. Os cilindros de dupla ação estão encontrando aplicações crescentes no programa espacial - eles abrem e fecham a baía do ônibus espacial portas - porque os altos níveis de radiação no espaço tornam importante substituir os motores elétricos por pneumáticos e hidráulica. A radiação interfere na eletrônica, mas não na hidráulica ou pneumática.