超声波细胞破碎仪是将电能通过换能器转换为声能，这种能量通过液体介质而变成一个个密集的小气泡，这些小气泡迅速炸裂，产生的象小炸弹一样的能量，从而起到破碎细胞等物质的作用。基于超声波在液体中的空化效应。换能器将通过变幅杆的电能在刀头顶部的液体中产生高强度的剪切力，形成高频交变水压，使腔体膨胀爆炸，粉碎细胞。另一方面，由于超声波在液体中的剧烈扰动，粒子产生大的加速度，使它们相互碰撞或与装置壁碰撞而破碎。

超声对细胞的作用主要有热效应，空化效应和机械效应

热效应是当超声在介质中传播时，摩擦力阻碍了由超声引起的分子震动，使部分能量转化为局部高热（42-43℃），因为正常组织的临界致死温度为45.7℃，而肿瘤组织比正常组织敏感性高，故在此温度下肿瘤细胞的代谢发生障碍，DNA、RNA、蛋白质合成受到影响，从而杀伤癌细胞而正常组织不受影响。

空化效应是在超声照射下，生物体内形成空泡，随着空泡震动和其猛烈的聚爆而产生出机械剪切压力和动荡，使肿瘤出血、组织瓦解以致坏死。另外，空化泡破裂时产生瞬时高温（约5000℃）、高压（可达500×104Pa），可使水蒸气热解离产生OH自由基和H原子，由OH自由基和H原子引起的氧化还原反应可导致多聚物降解、酶失活、脂质过氧化和细胞杀伤。

机械效应是超声的原发效应，超声波在传播过程中介质质点交替地压缩与伸张构成了压力变化，引起细胞结构损伤。杀伤作用的强弱与超声的频率和强度密切相关。