Ο ήχος είναι η ταλάντωση της πίεσης ενός μέσου, όπως ο αέρας ή το νερό. Το μήκος κύματος του ήχου ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, το μέσο και την αρχική ενέργεια. Ο υπέρηχος αναφέρεται σε μήκη κύματος πάνω από το ανθρώπινο εύρος ακοής, περίπου 20,000 kilohertz. Πολλές εφαρμογές υπερήχων χρησιμοποιούν τις μηχανικές δονήσεις του ήχου για να διαταράξουν την κυτταρική ή σωματιδιακή δομή. Άλλες εφαρμογές χρησιμοποιούν την ανάκλαση ηχητικών κυμάτων για να ανιχνεύσουν ή να παρατηρήσουν αντικείμενα.
Οι εφαρμογές υπερήχων προέρχονται από τις ιδιότητες του ήχου. Ο ήχος δεν είναι ελαφρύς. αποτελείται από μηχανική δόνηση αερίου ή υγρού, ενώ το φως έχει ηλεκτρομαγνητική φύση. Τα κύματα διαδίδονται σε τρεις διαστάσεις από μια σημειακή πηγή, διαχέονται σε ενέργεια και μειώνονται σε πλάτος καθώς ταξιδεύουν. Τα λιγότερο πυκνά μέσα, όπως τα αέρια, μεταφέρουν ηχητικά κύματα μακρύτερα από τα υγρά. Τα στερεά μεταφέρουν τον ήχο με κρούση από το κύμα στη μία επιφάνεια και μετακινώντας φυσικά το αέριο ή το υγρό στην άλλη επιφάνεια του στερεού.
Η φυσική επίδραση των ηχητικών κυμάτων βελτιώνει τη συνοχή των μιγμάτων στερεού-υγρού σε εφαρμογές υπερήχων εργαστηριακής και εμπορικής κλίμακας. Η ομογενοποίηση συμβαίνει με τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων των στερεών, τη διασπορά των στερεών ή τη διάσπαση των συσσωματωμάτων των σωματιδίων. Η ενέργεια εξαιρετικά υψηλής συχνότητας των ηχητικών κυμάτων προκαλεί σπηλαίωση στο υγρό. Η σπηλαίωση εμφανίζεται ως εναλλασσόμενες περιοχές υψηλής και χαμηλής πίεσης, η οποία προκαλεί το σχηματισμό μικρο-φυσαλίδων και τη βίαιη κατάρρευση.
Τα βιολογικά εργαστήρια χρησιμοποιούν τη μηχανική δύναμη των υπερήχων για να διασπάσουν κύτταρα και να διαχωρίσουν οργανίδια, τα οποία είναι μικρά ενδοκυτταρικά συστατικά. Χρήσιμες βιολογικές ενώσεις μπορούν να εξαχθούν από το κυτταρικό υγρό. Ομοίως, η διάσπαση των κυττάρων με υπερήχους μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τεχνική αποστείρωσης. Ο καθαρισμός των εργαστηριακών ειδών από επίμονη οργανική ύλη ή κοιτάσματα ορυκτών συχνά επιτυγχάνεται με μούλιασμα των τεμαχίων σε λουτρά υπερήχων.
Η Sonochemistry προάγει τις χημικές αντιδράσεις χρησιμοποιώντας τη βίαιη ανάμειξη σπηλαίωσης εφαρμογών υπερήχων. Οι ταχύτητες αντίδρασης αυξάνονται λόγω της αυξημένης ανάμιξης των αντιδρώντων ή της αυξημένης δραστηριότητας των καταλυτών μικτής φάσης. Οι εμπορικές εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας περιλαμβάνουν τη μετατροπή φυτικών ελαίων σε καύσιμα βιοντίζελ.
Άλλες εφαρμογές υπερήχων εκμεταλλεύονται την κυματική φύση του ήχου. Ο ήχος αντανακλάται από στερεές επιφάνειες και μπορεί να ληφθεί από μια κεραία. Πολλές εφαρμογές υπερήχων παρέχουν διαγνωστικές πληροφορίες στον ιατρικό τομέα για να βοηθήσουν στην αξιολόγηση εμβρύων, όγκων και τραυματισμών. Αυτές οι μη επεμβατικές εξετάσεις είναι απλές, ανώδυνες και φθηνές.
Το σόναρ χρησιμοποιεί τον ήχο ως συσκευή εμβέλειας, εξοπλισμό που μεταδίδει και λαμβάνει κυματική ενέργεια για να εντοπίσει αντικείμενα. Τα μήκη κύματος μπορεί να ποικίλλουν από υπέρηχους σε υπερήχους. Οι εφαρμογές εμβέλειας χρησιμοποιούνται από στρατιωτικές μονάδες για την απόκτηση στόχων, την πλοήγηση και την ασφάλεια. Οι ψαράδες χρησιμοποιούν συχνά σόναρ για να βοηθήσουν στον εντοπισμό κοπαδιών ψαριών. Τα drones και τα ρομπότ μπορούν να ελέγχονται με εντολές υπερήχων.