超聲波換能器通過槽壁向盛在槽中的清洗液輻射聲波，由于超聲空化的力學效應使浸在液體中的零部件的表面的油污迅速剝離被除去。超聲清洗的特點是速度快、質量高，易于實現自動化，特別適應于表面形狀復雜的細致清洗。在某些情況下，可以用水代替油或有機溶液進行清洗。對于需要用酸或堿進行清洗的零部件，用超聲波清洗的方法可以減低酸堿的濃度，因而能降低成本和改善勞動條件。因此超聲清洗已廣泛用于電子和儀表工業中，它可以清洗半導體元器件、印刷電路板及電真空零件，清洗繼電器和軸承等。超聲清洗液廣泛用于機械工業中，如清洗各種零部件，小的如手表零部件、油泵油嘴零件、大的如柴油機、汽車部件以及整個部件。在光學和醫藥工業中，可清洗各種光學玻璃、藥瓶和針管等等。
    對于某些清洗要求度高的零部件，用超聲清洗可以達到所要求的清潔度。如集成電路、慣性導航的陀螺儀和航空軸承等可以用超聲清洗，在另一些難于清洗且不利于人體健康的場合，可以用超聲清洗并能實現遙控清洗或自動化清洗就可以了。超聲清洗是功率超聲中的一種，其作用機理最主要的就是超聲空化作用。存在于液體中微氣泡，在聲場的作用下振動，當聲壓達到一定值時，氣泡迅速增長然后閉合，在氣泡閉合時，產生激波，在其周圍產生數千個大氣壓力，破壞不溶性污物，而使他們分散于溶液中。蒸汽型空化對污物的直接反復沖擊，一方面破壞污物與被清洗件表面的吸附，另一方面也會引起污物層的疲勞破壞而脫離。氣體型氣泡的振動能對固體表面進行擦洗，污層一旦有縫可鉆，氣泡還能鉆入裂縫做振動，使污層脫落。由于超聲空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化。當固體粒子被油污裹著而粘附在被清洗件表面時，油被乳化，固體粒子即被脫落。超聲空化在固體和液體界面所產生的高速微激流能夠除去或削弱邊界污層，增加攪拌作用，加速可溶性污物的溶解，強化化學清洗劑的清洗作用。
如上所述，超聲清洗的機理主要是空化作用，所以要達到良好的清洗效果必須選擇適當的超聲波聲學參數和清洗液的物理化學性質。并不是聲強越高清洗效果就越好，聲強過高會產生大量氣泡，在聲源表面會形成一道屏障，聲不易輻射到整個液體空間，因而在遠離聲源的地方清洗效果會比較差一些。大家都知道超聲頻率越高，空化閾值就越大，也就是說要產生超聲空化需要大的聲強，一般說，頻率在10khz作用空化作用較強，但空化噪聲太大，因此從清洗效果和經濟性能各個方面來考慮，頻率一般選擇在20-40khz的范圍內，聲強一般選擇在1-2w/cm2。對于一些比較難清洗的污物，如金屬表面的氧化膜，清洗時則采用較高的聲強。
清洗液的溫度升高時，空化核增多則對超聲空化作用是有利的，但是溫度過高時，氣泡中的蒸汽壓增大則對超聲空化作用不利，此外溫度還與清洗液的溶解度有關，對水較適宜的溫度為60℃，此外在選擇清洗溶劑時，選擇表面張力大蒸汽壓力及粘性較低的液體。