超聲波清洗器的工作原理基于超聲波在液體中的空化作用，換能器將電能量通過變幅桿在工具頭頂部液體中產生高強度剪切力，形成高頻的交變水壓強，使空腔膨脹、爆炸將細胞擊碎。另一方面由于超聲波在液體中傳播時產生劇烈地擾動作用，使顆粒產生很大的加速度，從而互相碰撞或與器壁互相碰撞而擊碎。
超聲波清洗器廣泛應用在生物化學、醫學制藥、食品檢測、環保監測等領域的破碎動植物組織、病毒、細菌和其它細胞結構以及在乳化、分離、均質等化學反應過程中。
超聲波清洗器和超聲波細胞破碎儀其主要原理是相通的，主要區別是超聲波細胞破碎儀把所有的能量集中在探頭上，而超聲波清洗器的能量則是均勻的分布在清洗槽的底部，因此，超聲波清洗器更傾向于脫氣和清洗，而超聲波細胞破碎儀則傾向于細胞破碎、乳化及均質。
超聲波能量瓶檢測法：超聲波能量瓶內裝滿黃色化學試劑溶液，并處于密封狀態。利用超聲波空化作用使得瓶內化學試劑溶液均勻變色，變色所需時間與超聲波空化能力成正比，以此以反映出超聲波能量。將超聲波能量瓶放在超聲波清洗槽內四角和中點共計5瓶。
經設計的超聲波工序作用后，能量瓶內溶液均勻變成綠色，顏色漸變的時間越少超聲波的能量密度越大，越超聲效果好即判定清洗效果合格，并記錄在案。不過以上提到的超聲波能量瓶為一次性檢測手段，使用完后不能再次使用。另外超聲波能量瓶應保存在2—25℃的陰涼環境下，避免光線直射。
