超声波清洗时，在超声波的作用下，机械振动传到清洗槽内的清洗液中，使清洗液体内交替出现疏密相间的振动，液体不断受到拉伸和压缩。疏的地方受到拉伸，形成空穴，密的地方受到压缩，由于清洗液内部受超声波的振动而频繁地拉伸和压缩，其结果使微气泡不断地产生和不断地破裂，微气泡破裂时，周围的清洗液以巨大的速度从各个方向伸向气泡的中心，产生水击。这种现象可以通过肉眼直接观察到，即在清洗液中可以看到有剧烈活动的气泡，而且清洗液上下对流。此时若将手指浸入清洗液中，则有强烈针刺的感觉。
超声波清洗过程主要由四个因素作用：
1. 超声波空化作用一定时间，因空泡急剧破裂时产生强大的冲击波，污垢层在冲击波的作用下被剥离下来，分散和脱落。
2.因空化现象产生，较长时间的超声空化作用，由冲击形成的污垢层与表面之间的间隙和空隙渗透，由于这种小气泡与声压同步膨胀，收缩，产生像剥皮那样的物理力重复作用于污垢层，污垢一层层被剥开，小气泡再继续向前推进，直到污垢层被剥下为止。这就是空化二次效应。
3.超声波清洗过程超声波在清洗液中产生微射流，具有一定的搅拌作用，这种超声波的振动本身能对清洗起到辅助作用。
4.液体或清洗液能溶解污垢，加速互相分散，产生乳化分散的化学力。