超声波清洗机的重要组成部分是超声波换能器。目前，有两种超声波换能器，一种是磁性超声波换能器，由镍或镍基合金制成；一种压电式超声波换能器，由锆钛酸铅或其他瓷器制成。当压电材料放入工作电压变化的电场时，会产生变形，换句话说，压电效应。相对而言，磁性超声波换能器是由能够在变化的磁场中变形的原材料制成的。
无论使用哪种超声波换能器，空化效应的抗压强度都是基本因素。与其他声波频率一样，超声波是一系列的工作压力点，即一种缩小和膨胀的波（以下图例）。如果声音足够强，液体在波膨胀阶段打开，然后引起气泡；但在波的缩小阶段，气泡在液体中瞬间破裂或内爆，造成非常合理的冲击，非常适合清洗。整个过程被称为空蚀。
从理论上讲，破碎的空蚀泡会导致工作压力超过1万psi和2万psi°F(11,000°C)高温，在其破碎的瞬间，振波会迅速向外辐射源。独立空蚀泡释放的动能不大，但每秒都有数百万的空蚀泡破裂，总效果会非常明显，产品工件表面的废物会因强烈的冲击力而脱落，这就是所有超声波清洗的特点。
如果超声波动能足够大，腐蚀会由清洁液的各个部分引起，因此超声波可以合理地清洁微小的间隙和孔。空蚀也促进了化学反应，加速了表面膜的溶解。
众所周知，只有当某一区域的液体压力低于气泡中的气体压力时，才会在该地区造成空蚀。因此，超声波换能器引起的超声波振幅足够大时，才能选择这一标准。空蚀所需的最低输出功率称为空蚀零界点。不同的液体有不同的空蚀零界点，所以超声波动能必须超过零界点才能达到清洗的实际效果。也就是说，只有动能超过零界点才能导致空蚀泡，便于超声波清洗。
