Nguyên lý làm sạch của làm sạch siêu âm chủ yếu là do sự xuất hiện của rung động siêu âm trong chất lỏng làm sạch, gây ra hiện tượng “xâm thực” trong chất lỏng làm sạch. Lực cơ học mạnh mẽ được tạo ra bởi quá trình “xâm thực” sẽ loại bỏ các tạp chất cơ học và các chất gây ô nhiễm khác nhau bám trên phôi. Làm sạch bằng siêu âm không chỉ có tác dụng tạo bọt mà còn kèm theo các tác động vật lý và hóa học phức tạp hơn.
Cái gọi là "cavitation" dùng để chỉ trạng thái thưa thớt và dày đặc khi áp suất âm thanh xen kẽ của sóng siêu âm lan truyền trong chất lỏng. Ở trạng thái đậm đặc, chất lỏng chịu áp suất dương (khoảng vài áp suất khí quyển), trong khi ở trạng thái thưa, chất lỏng chịu lực căng hoặc áp suất âm. Nói chung, chất lỏng chứa một lượng khí nhất định. Ở trạng thái thưa thớt, bong bóng phát triển và hấp thụ nhiều hơn Khí bị phân hủy trong chất lỏng; khi được nén lại, các bong bóng tiếp tục co lại. Trong quá trình này, chuyển động của các hạt chất lỏng tỷ lệ nghịch với bán kính bong bóng giảm dần. Do đó, khi bán kính tiến tới 0, tốc độ chuyển động của khối lượng về mặt lý thuyết sẽ tiến tới vô cùng. Nếu chuyển động nhanh này đột ngột dừng lại khi bong bóng đóng lại thì động năng tập trung trong thể tích cực nhỏ sẽ được giải phóng, một phần trở thành nhiệt năng, một phần trở thành năng lượng nén. Lúc này, một sóng xung kích hình cầu truyền ra ngoài từ tâm bong bóng kín. Tại thời điểm này, áp suất là hàng ngàn atm. Nếu tần số siêu âm là 20KHz, hiện tượng xâm thực này sẽ xảy ra 20.000 lần mỗi giây. Vì vậy, không khó hiểu khi sóng siêu âm có khả năng làm sạch mạnh mẽ.
