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。

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会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、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生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。

3）热效应。由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时能产生显著的热效应。

4）化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢；溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸；染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后，特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收，这表明空化作用使分子结构发生了改变。

超声波清洗仪器是液相剥离法中常用的辅佐手法，液相剥离制备石墨烯的过程中有两个首要要素起着重要作用。一个是空化现象，超声波处理过程中会有微气泡的生成、加速成长以及破裂，会在液体中发生高密度与低密度快速替换的区域，使得压力在其间振动，液体中的气泡在高压下收缩、低压下膨胀，因为压力的改变十分快，致使气泡在石墨烯外表剧烈迸裂，这就使得涣散在溶剂中的石墨被压碎。另一个是剪切力，当微气泡在靠近石墨邻近但与石墨不触摸的地方迸裂时，使得 溶剂构成微射流冲击石墨外表，构成剪切力进而促进石墨层与层之间的分离。