通常可在大多数阀门制造厂中买到的另一种形式的气动或液压执行机构是活塞式执行机构（也称气缸式执行机构）。虽然活塞式执行机构用作比例调节时一般还要加个阀门定位器，关于定位器在第九章中论述，这些气缸式执行机构具有一些薄膜式执行机构所没有的优点。

通常气缸是铸造或锻造的，比薄膜式执行机构的铸造或冲压的膜片盒能承受更高的压力。由于它具有更高的压力等级，因此，用较小的直径就能送出更大的力。活塞式执行机构作为应付高压降的手段是非常有效的，特别是配上阀门定位器使用时，定位器能发送到执行机构的压力往往可高达工厂极限的空气额定压力。

气缸式执行机构可以是弹簧回程的，虽然一般的气缸式执行机构通常配上阀门定位器，用于比例或定位调节阀时只是使用空气压力。

图5是一个带阀门定位器的气缸式执行机构，并装有气垫。仪表信号馈送到装在气缸顶上的阀门定位器中，反馈弹簧是放在阀门定位器的下面。由于压力作用在活塞上，通过阀门定位器使仪表信号与阀门位置发生联系，开始在活塞的上方加载或卸载，以推动阀杆到达要求的位置。

活塞下方通以恒定的气压（称为气垫），由减压阀维持恒压；如果活塞被推向下方，气路释放压力；如果需要活塞向上移动，气路增加压力，以维持活塞下方的恒定气压。

图5还表示同一形式的气缸，利用一个反作用的定位器连接成代替原来的正作用（即仪表信号增加引起活塞向下移动的作用），变成仪表信号增加引起操作器推杆向上移动。这种特殊连接也表明另一特点，即万一气源断开时阀杆有可能向下移动。如果气源断开时，气源管线上的止回阀关上，三通阀打开，允许贮气罐来的气压直接进入气缸的气室，把阀杆向下推。与此同时，气垫式减压阀来的气压，它仍然留在气缸的下部，活塞向下移动时就会被排出。

图6表示出一个不带任何附属仪表或控制装置的双作用气缸。这样的执行机构明显地打算用来作双位控制用，配上三通电磁阀空气滑阀时，便能够很快地进行开启和关闭的动作，这种执行机构在间歇操作或周期性工作时是很有用的。这种执行机构可以用管子或离心铸造制成，能够用到极高的操作压力，供大推力的场合使用。

图7表示一个气缸式执行机构，利用常规的薄膜式执行机构的支架，并带有弹簧以反抗其运动。它能象常规的薄膜式执行机构那样使用，但能够在给定的支架和弹簧组合下提供更长的行程。这种执行机构也可如插图所示配上一个定位器，并且不需要附加的“气垫”和随之而来的管道。