Ultrahelipuhastuse puhastuspõhimõte tuleneb peamiselt ultraheli vibratsiooni sisseviimisest puhastusvedelikku, mis põhjustab puhastusvedelikus "kavitatsiooni". "Kavitatsiooni" tekitatud võimas mehaaniline jõud eemaldab töödeldavale detailile kinnitunud mehaanilised lisandid ja mitmesugused saasteained. Ultraheli puhastamisel pole mitte ainult kavitatsiooniefekti, vaid sellega kaasnevad ka keerulisemad füüsikalised ja keemilised mõjud.
Niinimetatud "kavitatsioon" viitab hõredale ja tihedale olekule, kui ultrahelilainete vahelduv helirõhk levib vedelikus. Tihedas olekus on vedelik allutatud positiivsele rõhule (umbes paar atmosfäärirõhku), hõredas olekus aga pinge või alarõhk. Üldiselt sisaldab vedelik teatud koguses gaasi. Hõredas olekus mull kasvab ja neelab rohkem Vedelikus lagunenud gaas; uuesti kokkusurumisel jätkavad mullide kahanemist. Selle protsessi käigus on vedelikuosakeste liikumine pöördvõrdeline järk-järgult väheneva mulli raadiusega. Seega, kui raadius läheneb nullile, peaks massi liikumise kiirus teoreetiliselt lähenema lõpmatusele. Kui see kiire liikumine mulli sulgemisel äkitselt peatub, vabaneb tillukesse ruumalasse koondunud kineetiline energia, mis muutub osaliselt soojusenergiaks, osaliselt kokkusurumisenergiaks. Sel ajal levib sfääriline lööklaine suletud mulli keskpunktist väljapoole. Sel hetkel on rõhk tuhandetes atmosfäärides. Kui ultraheli sagedus on 20 kHz, toimub see kavitatsioon 20 000 korda sekundis. Seetõttu pole raske mõista, et ultrahelilainetel on tugev puhastusvõime.
