Kiedy fale ultradźwiękowe rozchodzą się w ośrodku, w wyniku interakcji między falami ultradźwiękowymi a ośrodkiem, ośrodek ulega zmianom fizycznym i chemicznym, w wyniku czego powstaje szereg mechanicznych, termicznych, elektromagnetycznych i chemicznych efektów ultradźwiękowych, w tym następujące efekty:

 

Efekt mechaniczny

Działanie mechaniczne wywołane ultradźwiękami może sprzyjać emulgowaniu cieczy, upłynnianiu żeli i dyspersji ciał stałych. Kiedy płyn ultradźwiękowy tworzy w ośrodku falę stojącą, drobne cząstki zawieszone w płynie ulegają kondensacji w węźle pod wpływem siły mechanicznej i tworzą okresową akumulację w ośrodku.

 

Efekt elektromagnetyczny

Kiedy fale ultradźwiękowe rozchodzą się w materiałach piezoelektrycznych i materiałach magnetostrykcyjnych, indukowana jest polaryzacja i indukowane namagnesowanie w wyniku mechanicznego działania fal ultradźwiękowych.

 

Efekt kawitacji

Gdy do cieczy zastosuje się fale ultradźwiękowe, może wytworzyć się duża liczba małych pęcherzyków. Jednym z powodów jest to, że w cieczy występuje lokalne naprężenie rozciągające, tworząc podciśnienie. Spadek ciśnienia powoduje, że gaz pierwotnie rozpuszczony w cieczy staje się przesycony i ulatnia się z cieczy, tworząc małe pęcherzyki. Innym powodem jest to, że silne naprężenie rozciągające „rozdziera” ciecz do wnęki zwanej kawitacją. Wewnątrz wnęki znajduje się para cieczy lub inny gaz, który rozpuszcza się w cieczy, może nawet jest to próżnia. Małe pęcherzyki utworzone w wyniku kawitacji będą nadal się poruszać, rosnąć lub pękać pod wpływem wibracji otaczającego ośrodka. Kiedy pęka, otaczająca ciecz nagle wpada w pęcherzyki, wytwarzając wysoką temperaturę i wysokie ciśnienie, a także fale uderzeniowe. Tarcie wewnętrzne towarzyszące kawitacji może tworzyć ładunek elektryczny i powodować luminescencję w pęcherzykach w wyniku wyładowania. Technologia obróbki ultradźwiękowej w cieczy związana jest głównie z kawitacją.

 

Efekt termiczny

Ze względu na wysoką częstotliwość ultradźwiękową i wysoką energię, może powodować znaczne efekty termiczne po pochłonięciu przez przedmiot obrabiany.

 

Efekt chemiczny

Działanie fal ultradźwiękowych może sprzyjać lub przyspieszać pewne reakcje chemiczne. Na przykład czysta woda destylowana po obróbce ultradźwiękowej wytwarza nadtlenek wodoru; woda rozpuszczona w azocie po obróbce ultradźwiękowej wytwarza kwas azotawy; a wodny roztwór barwnika zmieni kolor lub blaknie po obróbce ultradźwiękowej. Zjawiskom tym zawsze towarzyszy kawitacja. Ultradźwięki mogą również przyspieszyć procesy hydrolizy, rozkładu i polimeryzacji wielu substancji chemicznych. Ultradźwięki mają także istotny wpływ na procesy fotochemiczne i elektrochemiczne. Po obróbce ultradźwiękowej różnych wodnych roztworów różnych aminokwasów i innych substancji organicznych charakterystyczne pasmo widma absorpcji zanika i wykazuje jednolitą ogólną absorpcję, co wskazuje, że struktura molekularna została zmieniona przez kawitację.