超聲波清洗的機理主要是在清洗液中引入強的超聲聲場，因而在清洗液中產生空.化、聲流、聲波的輻射壓力和聲學的毛細效應等現象。清洗主要依賴未炸裂的空化泡的強裂振動，以及空化泡炸裂時產生的微沖擊波。它克服了被清洗物表面與污垢之間的附著力，起到了刺離和粉碎污垢的作用。聲波的輻射壓力與毛細效應可促使清洗液加速滲入被清洗物表面的微小隙孔。聲流則可促使污垢加速從表面脫離。超聲振動的引入還加強和促進了清洗液的乳化和增溶。因此超聲波的清洗工藝適用于幾何形狀復雜的工件，但是要想達到預期的理想效果，就應該研究和選擇影響超聲波清洗效果的工藝因素。使用者往往注重清洗液的選擇和配制，清洗液的溫度、清洗工件在清洗槽內放置方式和位置以及清洗時間、超聲設備的選擇其實質是超聲頻率和功率密度的選擇。除了超聲功率密度，超聲額率是一項極為重要的工藝因素。眾所周知，較低頻率的超聲波能作強力而大幅度的清洗，但滲透作用較淺，適宜清洗較大開敞面或較厚之污潰，而且伴隨較高的噪音。商頻超聲波則可以滲透到細孔、窄縫等處，適宜精細和較為復雜工件的清洗，產生的噪音也較低。