Zasada czyszczenia metodą ultradźwiękową wynika głównie z wprowadzenia wibracji ultradźwiękowych do cieczy czyszczącej, co powoduje „kawitację” w cieczy czyszczącej. Potężna siła mechaniczna wytwarzana przez „kawitację” usuwa zanieczyszczenia mechaniczne i różne zanieczyszczenia przyczepione do przedmiotu obrabianego. Czyszczenie ultradźwiękowe ma nie tylko efekt kawitacji, ale także towarzyszą mu bardziej skomplikowane efekty fizyczne i chemiczne.
Tak zwana „kawitacja” odnosi się do stanu rzadkiego i gęstego, w którym w cieczy rozchodzi się zmienne ciśnienie akustyczne fal ultradźwiękowych. W stanie gęstym ciecz poddana jest działaniu dodatniego ciśnienia (około kilku ciśnień atmosferycznych), natomiast w stanie rozrzedzonym ciecz znajduje się pod napięciem lub podciśnieniem. Ogólnie rzecz biorąc, ciecz zawiera pewną ilość gazu. W stanie rozrzedzonym pęcherzyk rośnie i pochłania więcej gazu rozkładającego się w cieczy; po ponownym skompresowaniu pęcherzyki nadal się kurczą. Podczas tego procesu ruch cząstek cieczy jest odwrotnie proporcjonalny do stopniowo malejącego promienia pęcherzyka. Dlatego gdy promień zbliża się do zera, prędkość ruchu masy teoretycznie powinna zbliżać się do nieskończoności. Jeśli ten szybki ruch nagle się zatrzyma, gdy bańka zostanie zamknięta, energia kinetyczna skoncentrowana w maleńkiej objętości zostanie uwolniona, częściowo stanie się energią cieplną, częściowo stanie się energią kompresji. W tym momencie sferyczna fala uderzeniowa rozchodzi się na zewnątrz od środka zamkniętej bańki. W tym momencie ciśnienie wynosi tysiące atmosfer. Jeśli częstotliwość ultradźwiękowa wynosi 20 kHz, kawitacja będzie występować 20 000 razy na sekundę. Dlatego nietrudno zrozumieć, że fale ultradźwiękowe mają silne właściwości czyszczące.
