Ultrasonik temizlemenin temizleme prensibi esas olarak temizleme sıvısında "kavitasyona" neden olan ultrasonik titreşimin temizleme sıvısına girmesinden kaynaklanmaktadır. "Kavitasyon" tarafından üretilen güçlü mekanik kuvvet, iş parçasına yapışan mekanik kirleri ve çeşitli kirleticileri temizler. Ultrasonik temizleme sadece kavitasyon etkisi yaratmaz, aynı zamanda daha karmaşık fiziksel ve kimyasal etkileri de beraberinde getirir.
"Kavitasyon" olarak adlandırılan durum, ultrasonik dalgaların alternatif ses basıncının sıvı içinde yayıldığı seyrek ve yoğun durumu ifade eder. Yoğun durumda, sıvı pozitif basınca (yaklaşık birkaç atmosfer basıncına) maruz kalırken, seyrek durumda sıvı gerilim veya negatif basınç altındadır. Genellikle sıvı belirli miktarda gaz içerir. Seyrek halde kabarcık büyür ve daha fazla emer. Sıvı içinde ayrışan gazı; yeniden sıkıştırıldığında kabarcıklar küçülmeye devam eder. Bu işlem sırasında sıvı parçacıklarının hareketi giderek azalan kabarcık yarıçapı ile ters orantılıdır. Bu nedenle yarıçap sıfıra yaklaştığında kütle hareketinin hızı teorik olarak sonsuza yaklaşmalıdır. Kabarcık kapandığında bu hızlı hareket aniden durursa, küçücük hacimde yoğunlaşan kinetik enerji açığa çıkacak, bir kısmı ısı enerjisine, bir kısmı da sıkıştırma enerjisine dönüşecektir. Bu sırada küresel bir şok dalgası kapalı balonun merkezinden dışarıya doğru yayılır. Bu noktada basınç binlerce atmosferdir. Ultrasonik frekans 20KHz ise bu kavitasyon saniyede 20.000 kez meydana gelecektir. Bu nedenle ultrasonik dalgaların güçlü temizleme yeteneğine sahip olduğunu anlamak zor değildir.
