当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，介质发生物理化学变化，产生一系列机械、热、电磁和化学超声效应，包括以下四种效应：
  机械效应

  超声波的机械作用可以促进液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当在超声流体介质中形成驻波时，由于机械力的作用，悬浮在流体中的微小粒子被凝聚在波缝处，在空间中形成周期性的积累。当超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，超声波的机械作用引起的电极化和诱导磁化(见介电物理和磁致伸缩)。

  空化效应

  超声波在液体上作用时会产生大量的小气泡。原因之一是液体中的局部拉伸应力形成负压，压力的降低使气体溶解在液体中，从液体中逸出，变成一个小气泡。另一个原因是强大的拉伸应力"撕开"液体进入一个称为空化的空腔。空腔是一种液体蒸气或溶解在液体中的另一种气体，甚至可能是真空。随着周围介质的振动，空化形成的小气泡将继续运动、成长或突然破裂。在爆炸过程中，周围的液体突然冲进气泡中，同时产生高温、高压和冲击波。与空化有关的内耗可以在气泡中形成电荷，并因放电而发出光。液体中的超声波处理技术大多与空化有关。

  热效应

  由于超声波的高频率和高能量，它在被介质吸收时会产生显著的热效应。

  化学效应

  超声波的作用可以促进或加速某些化学反应。例如，超声波处理后纯蒸馏水产生过氧化氢；用氮气溶解的水经超声波处理后产生亚硝酸；而染料水溶液经过超声波处理后会变色或褪色。这些现象的发生总是伴随着空化现象。超声波也能加速许多化学品的水解、分解和聚合。超声波对光化学和电化学过程也有明显的影响。超声波处理各种氨基酸和其他有机物质后，其特征吸收带消失，表现出均匀的一般吸收，表明分子结构因空化而发生变化。