超声波均质机利用超声波在液体中的空化等物理效应，达到均质化效果。超声波是机械振动在介质中的传播过程。它具有集束、定向、反射、透射等特点。它主要在介质中产生两种形式的振动，即横波和纵波。前者只能在固体中产生，后者可以在固体，液体和气体中产生。
空化是指在超声波的作用下，液体在较弱的地方产生空腔或小气泡，小气泡随超声波脉动。超声波空化还会产生强烈的机械作用，在固体界面附近产生快速的射流或声波冲击，从而在液体中产生强大的冲击波。物理效应是指超声波能在液体中形成有效的搅拌和流动，破坏介质的结构，粉碎液体中的颗粒，主要是由于液体之间的碰撞、微相流和冲击波。
从理论上讲，破裂的空化气泡会产生超过10，000 psi的压力和20，000°F（11，000°C）的温度，冲击波在破裂的那一刻会迅速向外辐射。单个空化气泡释放的能量非常小，但每秒同时爆发数百万个空化气泡。累积效应会很强，强大的冲击力会剥落工件表面的污垢。，这是所有超声波清洗的特征。
如果超声波能量足够大，清洁液中到处都会发生空化，因此超声波可以有效地清洁微小的裂缝和孔洞。空化还会促进化学反应并加速表面膜的溶解。但是，只有当某个区域的液体压力低于气泡中的气体压力时，该区域才会发生空化，因此当换能器产生的超声波振幅足够大时，可以满足这一条件。产生气蚀所需的小功率称为气蚀临界点。不同的液体具有不同的空化临界点，因此超声波能量必须超过该临界点才能达到清洁效果。也就是说，只有当能量超过临界点时，才能产生空化气泡进行超声波清洗。
