超聲波防除垢主要利用超聲波的超聲空化效應達到除垢效果。超聲波在液體介質中傳播時，會立即產生大量空化氣泡，這些氣泡由于壓力的急劇變化會迅速膨脹，突然破裂時將會產生局部短時高溫和高壓，這些能量足以破壞成垢的條件，使成垢雜質被粉碎而懸浮在液體之中。同時氣泡破裂時在其周圍產生的強烈局部沖擊波及高速射流，能強烈地沖刷垢件表面，使水垢難以在其表面附著及長大，還能對已存在的垢層起到清洗作用。此外，超聲波通過空化作用能促使水分子裂解，增大水的溶解能力，在溶液中形成大量的小沉淀顆粒，消除了溶液的過飽和度，從而緩解固體表面的成垢壓力。但并非超聲波在液體中產生的氣泡都能產生明顯的空化作用，只有當空化泡的自然共振頻率與超聲波頻率相等時，超聲波與空化泡之間才能達到效的能量耦合。超聲波頻率較低時，空化泡少但直徑大，生長、崩潰過程較明顯，空化核能在稀疏階段達到共振而發生強烈振蕩，瞬間崩潰，空化強度會更加強烈。高頻超聲波作用時，聲波膨脹相時間變短以致空化核來不及增長到可產生空化的空化泡，使空化強度明顯減弱。