Ang prinsipyo ng paglilinis ng ultrasonic cleaning ay higit sa lahat dahil sa pagpapakilala ng ultrasonic vibration sa paglilinis ng likido, na nagiging sanhi ng "cavitation" sa paglilinis ng likido. Ang malakas na puwersang mekanikal na nabuo ng "cavitation" ay nagtatanggal ng mga mekanikal na dumi at iba't ibang mga kontaminant na nakakabit sa workpiece. Ang ultrasonic na paglilinis ay hindi lamang may epekto sa cavitation, ngunit sinamahan din ng mas kumplikadong pisikal at kemikal na mga epekto.
Ang tinatawag na "cavitation" ay tumutukoy sa kalat-kalat at siksik na estado kapag ang alternating sound pressure ng ultrasonic waves ay nagpapalaganap sa likido. Sa siksik na estado, ang likido ay sumasailalim sa positibong presyon (tungkol sa ilang atmospheric pressure), habang sa kalat-kalat na estado, ang likido ay nasa ilalim ng pag-igting o negatibong presyon. Sa pangkalahatan, ang likido ay naglalaman ng isang tiyak na halaga ng gas. Sa kalat-kalat na estado, ang bula ay lumalaki at sumisipsip ng higit Ang gas na nabubulok sa likido; kapag muling na-compress, ang mga bula ay patuloy na lumiliit. Sa prosesong ito, ang paggalaw ng mga likidong particle ay inversely proportional sa unti-unting pagbaba ng bubble radius. Samakatuwid, kapag ang radius ay lumalapit sa zero, ang bilis ng mass movement ay dapat na theoretically approach infinity. Kung ang mabilis na paggalaw na ito ay biglang huminto kapag ang bubble ay sarado, ang kinetic energy na puro sa maliit na volume ay ilalabas, bahagyang nagiging init na enerhiya, bahagyang nagiging compression energy. Sa oras na ito, ang isang spherical shock wave ay kumakalat palabas mula sa gitna ng closed bubble. Sa puntong ito, ang presyon ay libu-libong mga atmospheres. Kung ang ultrasonic frequency ay 20KHz, ang cavitation na ito ay magaganap ng 20,000 beses bawat segundo. Samakatuwid, hindi mahirap maunawaan na ang mga ultrasonic wave ay may malakas na kakayahan sa paglilinis.
