עקרון הניקוי של ניקוי קולי נובע בעיקר מהחדרת רטט קולי בנוזל הניקוי, הגורם ל"קוויטציה" בנוזל הניקוי. הכוח המכני העוצמתי שנוצר על ידי "קוויטציה" מקלף זיהומים מכניים ומזהמים שונים המחוברים לחומר העבודה. לניקוי אולטראסוני יש לא רק אפקט קוויטציה, אלא גם מלווה בהשפעות פיזיקליות וכימיות מסובכות יותר.
מה שנקרא "קאוויטציה" מתייחס למצב הדליל והצפוף כאשר לחץ הקול המתחלף של גלים קוליים מתפשט בנוזל. במצב צפוף, הנוזל נתון ללחץ חיובי (כמעט לחץ אטמוספרי), בעוד במצב דליל, הנוזל נמצא במתח או לחץ שלילי. בדרך כלל, הנוזל מכיל כמות מסוימת של גז. במצב דליל, הבועה גדלה וסופגת יותר הגז שהתפרק בנוזל; כאשר הם נדחסים מחדש, הבועות ממשיכות להתכווץ. במהלך תהליך זה, תנועת חלקיקי הנוזל עומדת ביחס הפוך לרדיוס הבועות ההולך ופוחת. לכן, כאשר הרדיוס מתקרב לאפס, מהירות תנועת ההמונים צריכה תיאורטית להתקרב לאינסוף. אם התנועה המהירה הזו תיפסק לפתע כשהבועה נסגרת, תשתחרר האנרגיה הקינטית המרוכזת בנפח הזעיר, בחלקה תהפוך לאנרגיית חום, בחלקה לאנרגיית דחיסה. בשלב זה, גל הלם כדורי מתפשט החוצה ממרכז הבועה הסגורה. בשלב זה, הלחץ הוא אלפי אטמוספרות. אם התדר האולטראסוני הוא 20KHz, הקוויטציה הזו תתרחש 20,000 פעמים בשנייה. לכן, לא קשה להבין שלגלים קוליים יש יכולת ניקוי חזקה.
