超聲波清洗器是基于超聲波在液體中的空化作用，換能器將電能量通過變幅桿在工具頭頂部液體中產生高強度剪切力，形成高頻的交變水壓強，使空腔膨脹、爆炸將細胞擊碎。另一方面由于超聲波在液體中傳播時產生劇烈地擾動作用，使顆粒產生很大的加速度，從而互相碰撞或與器壁互相碰撞而擊碎。
超聲波清洗器是利用超聲波發生器所發出的交頻訊號，通過換能器轉換成了交頻機械振蕩而傳播到介質——清洗液中，超聲波在清洗液中以疏密相間的形式向被洗物件輻射。
超聲波清洗器和超聲波細胞破碎儀其主要原理是相通的，主要區別是超聲波細胞破碎儀把所有的能量集中在探頭上，而超聲波的能量則是均勻的分布在清洗槽的底部，因此，超聲波更傾向于脫氣和清洗，而超聲波細胞破碎儀則傾向于細胞破碎、乳化及均質。
超聲波清洗是目前清洗效率高的清洗方式，對于手工及其它清洗方式不能*有效地進行清洗的，如形狀和結構復雜的工件等，具有顯著的清洗效果，可達到清洗要求，且清洗均勻度一致。
超聲波清洗器發出高頻震蕩信號，通過換能器轉換成高頻機械震蕩，使之在清洗液中散播，使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡，這些氣泡在超聲波傳播過程中所形成的負壓區成型、生長，在正壓區迅速閉合。
這些非穩態的微小氣泡在聲場的作用下每秒完成數萬次壓縮、擴張的物理過程，可產生超過1000個大氣壓的瞬間高壓，就像一連串爆炸，不斷沖擊物體表面及縫隙中，從而達到清洗的效果。超聲波在液體中還能起到加速溶解和乳化作用，達到脫氣目的。
