基于超声波在液体中的空化作用，换能器将电能量通过变幅杆在工具头顶部液体中产生高强度剪切力，形成高频的交变水压强，使空腔膨胀、爆炸将细胞击碎。

另一方面由于超声波在液体中传播时产生剧烈地扰动作用，使颗粒产生很大的加速度，从而互相碰撞或与器壁互相碰撞而击碎。上述作用亦足以使两种不相溶液体混合均匀。由于该超声波细胞粉碎仪能达到一般的机械搅拌或捣碎所达不到的效果，故在破碎动植物组织、病毒细菌和其它细胞结构以及在乳化分离、均质等化学反应过程中，超声波细胞粉碎仪还被广泛应用在生物化学、医学制药、食品检测、环保监测等领域。