超聲波和其它聲波一樣，是一系列的壓力點，即一種壓縮和膨脹交替的波。如果聲能足夠強，液體在波的膨脹階段被推開，由此產生氣泡；而在波的壓縮階段，這些氣泡就在液體中瞬間爆裂或內爆，產生一種非常有效的沖擊力，特別適用於清洗。這個過程被稱做空化作用。超聲波清洗正是基於空化作用，即在清洗液中無數氣泡快速形成並迅速內爆。由此產生的沖擊將浸沒在清洗液中的工件內外表麵的污物剝落下來。隨著超聲頻率的提高，氣泡數量增加而爆破沖擊力減弱，因此，高頻超聲特別適用於小顆粒污垢的清洗而不破環其工件表麵。從理論上分析，爆裂的空化泡會產生超過的壓力和的高溫，並在其爆裂的瞬間沖擊波會迅速向外輻射。單個空化泡所釋放的能量很小，但每秒鐘內有幾百萬的空化泡同時爆裂，累計起來的效果將是非常強烈的，產生的強大的沖擊力將工件表麵的污物剝落，這就是所有超聲清洗的特點。如果超聲能量足夠大，空化現象會在清洗液各處產生，所以超聲波能夠有效清洗微小的裂縫和孔。空化作用也促進瞭化學反應並加速瞭表面膜的溶解。然而隻有在某區域的液體壓力低於該氣泡內氣體壓力時才會在該區域產生空化現象，故由換能器產生的超聲波振幅足夠大時才能滿足這一條件。產生空化所需的最小功率被稱做空化臨界點。不同的液體存在不同的空化臨界點，故超聲波能量必須超過該臨界點才能達到清洗效果。也就是說，隻有能量超過臨界點才能產生空化泡，以便進行超聲清洗。氣泡是在液體中施加高頻（超聲頻率）、高強度的聲波而產生的。因此，任何超聲清洗系統都必須具備三個基本元件：盛放清洗液的槽、將電能轉化為機械能的換能器以及產生高頻電信號的超聲波發生器。