Ultraäänipuhdistuksen puhdistusperiaate johtuu pääasiassa ultraäänivärähtelyn lisäämisestä puhdistusnesteeseen, mikä aiheuttaa "kavitaatiota" puhdistusnesteeseen. "Kavitaation" synnyttämä voimakas mekaaninen voima kuorii pois mekaaniset epäpuhtaudet ja erilaiset epäpuhtaudet, jotka ovat kiinnittyneet työkappaleeseen. Ultraäänipuhdistuksella ei ole vain kavitaatiovaikutusta, vaan siihen liittyy myös monimutkaisempia fysikaalisia ja kemiallisia vaikutuksia.
Ns. "kavitaatio" viittaa harvaan ja tiheään tilaan, kun ultraääniaaltojen vaihteleva äänenpaine etenee nesteessä. Tiheässä tilassa nesteeseen kohdistuu ylipaine (noin muutama ilmakehän paine), kun taas harvassa tilassa neste on jännityksen tai alipaineen alaisena. Yleensä neste sisältää tietyn määrän kaasua. Harvassa tilassa kupla kasvaa ja imee itseensä enemmän. Kaasu hajoaa nesteessä; Kun kuplat puristetaan uudelleen, kuplat kutistuvat edelleen. Tämän prosessin aikana nestehiukkasten liike on kääntäen verrannollinen vähitellen pienenevään kuplan säteeseen. Siksi, kun säde lähestyy nollaa, massan liikkeen nopeuden tulisi teoriassa lähestyä ääretöntä. Jos tämä nopea liike yhtäkkiä pysähtyy, kun kupla suljetaan, niin pieneen tilavuuteen keskittynyt liike-energia vapautuu, muuttuu osittain lämpöenergiaksi, osittain puristusenergiaksi. Tällä hetkellä pallomainen iskuaalto etenee ulospäin suljetun kuplan keskustasta. Tässä vaiheessa paine on tuhansia ilmakehyksiä. Jos ultraäänitaajuus on 20 kHz, tämä kavitaatio tapahtuu 20 000 kertaa sekunnissa. Siksi ei ole vaikeaa ymmärtää, että ultraääniaaloilla on vahva puhdistuskyky.
