當超聲波在介質中傳播時，由于超聲波與介質的相互作用，介質發生物理和化學變化，產生一系列機械、熱、電磁和化學超聲效應，包括以下四種效應：
機械效應
超聲波的機械作用可以促進液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當駐波在超聲流體介質中形成時，懸浮在流體中的微小顆粒在機械力的作用下在波節處凝結，在空間中形成周期性積累。由于超聲波在壓電和磁致伸縮材料中傳播時的機械作用而產生的激發極化和激發磁化（參見介電物理和磁致伸縮）。
空化效應
當超聲波作用于液體時，會產生大量小氣泡。一個原因是由于液體中的局部拉伸應力而形成負壓。壓力的降低使溶解在液體中的氣體過飽和，并從液體中逸出成為小氣泡。另一個原因是，強大的拉伸應力將液體“撕裂”成一個稱為氣穴的空腔?？涨恢泻幸后w蒸汽或溶解在液體中的其他氣體，甚至可能是真空?？栈纬傻男馀輹S著周圍介質的振動而不斷移動、長大或破裂。當周圍的液體突然沖入氣泡并產生高溫、高壓和沖擊波時破裂。與空化有關的內耗可在氣泡中形成電荷，并因放電而發光。液體中的超聲波處理技術主要與空化有關。
熱效應
超聲波因其頻率高、能量大，被介質吸收時會產生顯著的熱效應。
化學效應
超聲波的作用可能導致或加速某些化學反應。例如，經過超聲波處理后，純蒸餾水產生過氧化氫；亞硝酸鹽是通過超聲波處理氮溶解的水而產生的。超聲波處理后，染料的水溶液會變色或褪色。這些現象總是伴隨著空化。超聲波還能加速許多化學物質的水解、分解和聚合。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯的影響。超聲波處理后，水溶液中各種氨基酸和其他有機物的特征吸收帶消失，并顯示出均勻的總體吸收，表明空化改變了分子結構。
