基于超聲波在液體中的空化作用，換能器將電能量通過變幅桿在工具頭頂部液體中產生高強度剪切力，形成高頻的交變水壓強，使空腔膨脹、爆炸將細胞擊碎。

另一方面由于超聲波在液體中傳播時產生劇烈地擾動作用，使顆粒產生很大的加速度，從而互相碰撞或與器壁互相碰撞而擊碎。上述作用亦足以使兩種不相溶液體混合均勻。由于該超聲波細胞粉碎儀能達到一般的機械攪拌或搗碎所達不到的效果，故在破碎動植物組織、病毒細菌和其它細胞結構以及在乳化分離、均質等化學反應過程中，超聲波細胞粉碎儀還被廣泛應用在生物化學、醫學制藥、食品檢測、環保監測等領域。