El principio de limpieza de la limpieza ultrasónica se debe principalmente a la introducción de vibración ultrasónica en el líquido de limpieza, lo que provoca "cavitación" en el líquido de limpieza. La poderosa fuerza mecánica generada por la "cavitación" elimina las impurezas mecánicas y diversos contaminantes adheridos a la pieza de trabajo. La limpieza ultrasónica no sólo tiene un efecto de cavitación, sino que también va acompañada de efectos físicos y químicos más complicados.

La llamada "cavitación" se refiere al estado escaso y denso en el que la presión sonora alterna de las ondas ultrasónicas se propaga en el líquido. En el estado denso, el líquido está sujeto a una presión positiva (aproximadamente unas pocas presiones atmosféricas), mientras que en el estado escaso, el líquido está bajo tensión o presión negativa. Generalmente, el líquido contiene una cierta cantidad de gas. En estado escaso, la burbuja crece y absorbe más gas descompuesto en el líquido; cuando se recomprimen, las burbujas continúan encogiéndose. Durante este proceso, el movimiento de las partículas líquidas es inversamente proporcional al radio de burbuja que disminuye gradualmente. Por lo tanto, cuando el radio se acerca a cero, la velocidad del movimiento de la masa debería, en teoría, acercarse al infinito. Si este movimiento rápido se detiene repentinamente cuando la burbuja se cierra, la energía cinética concentrada en el pequeño volumen se liberará y en parte se convertirá en energía térmica y en parte en energía de compresión. En este momento, una onda de choque esférica se propaga hacia afuera desde el centro de la burbuja cerrada. En este punto, la presión es de miles de atmósferas. Si la frecuencia ultrasónica es de 20 KHz, esta cavitación ocurrirá 20.000 veces por segundo. Por lo tanto, no es difícil entender que las ondas ultrasónicas tienen una fuerte capacidad de limpieza.