超聲波是頻率高于20kHz的聲波，已超出人類聽覺頻率范圍，其性能更有優勢，如方向性好、功率大、穿透力強。超聲波在清洗過程中可以是氣泡破裂，從而產生很大的能量來改變材料狀態或性能。超聲波基本原理是在清洗液氣泡破裂產生波能破壞不溶性的污物，使污物脫落到溶液中，其頻繁的震動可加速攪拌、擴散，使可溶性物質加速溶解，進一步達到清洗的作用。

昆山禾創超聲儀器有限公司指出，在超聲波清洗技術中，空化作用是最重要的作用。超聲空化是指存在于液體中的微小氣泡（空化核）在超聲場的作用下振動、生長并不斷聚集聲場能量，當能量達到某個閾值時，空化氣泡急劇崩潰閉合的過程。空化氣泡的壽命約0.1μs，它在急劇崩潰時可釋放出巨大的能量，并產生速度約為110m/s、有強大沖擊力的微射流，使碰撞密度高達1.5kg/cm2。對于超聲波空化來說：當超聲波能量足夠高時，就會產生超聲波空化現象。即指存在于液體中的微氣核空化泡在超聲波的作用下振動生長并不斷聚集產生能量，當能量達到某個閾值時，空化氣泡急劇崩潰的動力學過程。空化是超聲波清洗技術的最基本的清潔效應。