超声波的“超”字是因为其频段下界超过人的听觉而来，但如果按波长角度来分析，实际上超声波的波长更短。科学家们将一个波相邻两个波峰或波谷间的距离称为波长，我们人类耳朵能听到的机械波波长为2cm~20m（2厘米~20米）。因此，我们把波长短于2cm的机械波称为“超声波”。但在实际应用中，一般波长在3.4cm以下(10000hz以上)的机械波，就可以视作超声波研究。通常用于医学诊断的超声波波长为10μm~350μm。
超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律，与次声波和可听声波的规律没有本质上的区别。但是超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与其他波比较，超声波具有许多特性：传播特性──超声波的波长很短，通常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍，因此超声波的穿透力差，衍射本领很差，易散射。它在均匀介质中能够直线传播但难以衍射，超声波的波长越短，该特性就越显著，此外，根据瑞利散射定律，散射波的强度与波长的四次方成反比，超声波的波长极短，因此散射就非常严重，穿透力不佳。空化作用──当超声波在介质的传播过程中，存在一个正负的交变周期，在正相位时，超声波对介质分子挤压，改变介质原来的密度，使其增大；在负压相位时，使介质分子稀疏，进一步离散，介质的密度减小，当用足够大强度的超声波作用于液体介质时，介质分子间的平均距离会超过使液体介质保持不变的临界分子距离，液体介质就会发生断裂，形成微泡。这些小空洞迅速胀大和闭合，会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用，起到了很好的搅拌作用，从而使两种不相溶的液体（如水和油）发生乳化，且加速溶质的溶解。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。
超声波的几个主要参数：
波长：在20℃的空气中，λ≤2cm（在实际应用中因为效果相似，通常把λ≤3.4cm，即f≥10KHz的机械波也称为超声波）
波速：在20℃的空气中，v=343m/s，在液体中速度更快，在固体中速度快
功率密度：定义式为 p=发射功率（W）/发射面积（cm²），通常p≥0.3W/cm²。在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用“空化”现象来解释：超声波在液体中的机械波导致的压强达到一个大气压时，其功率密度为0.35W/cm²，这时超声波的峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的压力，将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超声波反向达到时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污垢撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。太小的声强无法产生空化效应。
超声效应：当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生变化，从而产生一系列力学的、电磁学的超声效应，包括以下两种效应：
①机械效应。超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时，悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处，在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化。
②空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡而不断长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高压，同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。