主要机理是超声波清洗机产生的超声波空化作用，超声波空化强弱与声学参数、清洗液物理化学性质及环境条件有关，要获得良好清洗效果必须选择适当的声学参数和清洗液。
1.超声波声强或声压的选择
在清洗液中只有交变声压幅值超过液体的静压力时才会出现负压，在超声清洗槽中的声强要高于空化阈值才能产生超声空化。对于一般液体，空化阈值约为每平方厘米1／3瓦(声压的千方正比于声强)。声强增加时，空化泡的最大半径与起始半径比值增大，空化强度增大，即声强愈高，空化愈强烈，有利于清洗作用。
但不是声功率越大越好，声强过高。会产生大量无用气泡，增加散射衰减，形成声屏障，同时声强增大也会增加非线性衰减，这样都会削弱远离声源地方清洗效果。对于一些难清洗干净的污物，例如金属表面氧化物，化纤喷丝板孔中污物的清洗，则需要采用较高声强。此时被清洗面应贴近声源，这时大多不采用槽式清洗器。而用棒状聚焦式换能器直接插入清洗液靠近清洗件的表面进行清洗。
2.频率选择
超声空化阈值和超声波的频率有密切关系。频率越高，空化阈越高，换句话说，频率越高，在液体中要产生空化所需要的声强或声功率也越大；频率低，空化容易产生，同时在低频情况下，液体受到压缩和稀疏作用有更长时间间隔。使气泡在崩溃前能生长到较大的尺寸，增高空化强度，有利于清洗作用。目前超声波清洗机的工作频率根据清洗对象，大致分为三个频段；低频超声清洗(20一50KHz)，高频超声清洗(50—200KHz)和兆赫超声清洗(700KHz一1MHz以上)。低频超声清洗适用于大部件表面或者污物和清洗件表面结合强度高场合。频率低端，空化强度高，易腐蚀清洗件表面，不适宜清洗表面光洁度高的部件，而且空化噪声大。
40KHz左右的频率，在相同声强下，产生的空化泡数量比频率为20KHz时多，穿透力较强，宜清洗表面形状复杂或有盲孔的工件，空化噪声较小。但空化强度较低，适合清洗污物与被清洗件表面结合力较弱场合，高频超声清洗适用于计算机、微电子元件的精细清洗，如磁盘、驱动器，读写头，液晶玻璃及平面显示器，微组件和抛光金属件等的清洗。这些清洗对象要求在清洗过程中不能受到空化腐蚀。要能洗掉微米级的污物。兆赫超声清洗适用于集成电路芯片、硅片及簿膜等的清洗。能去除微米、亚微米级的污物而对清洗件没有任何损伤，因为此时不产生空化作用，超声波清洗机理主要是声压梯度、粒子速度和声流的作用，特点是清洗方向性强，被清洗件一般置于与声束平行的方向。
