機械作用是超聲波的一種基本的原發的作用。超聲波在介質內傳播過程中介質質點交替壓縮與伸張形成交變聲壓，不僅可使介質質點受到交變壓力（在治療劑量下，每一細胞均受4－8mg壓力變化影響）及獲得巨大加速度而劇烈運動，相互摩擦，而且能使組織細胞產生容積和運動的變化，可引起較強的細胞漿運動（原漿微流或稱環流），從而促進細胞內容物的移動，改變其中空間的相對位置（據觀察，強度不大的超聲波能使嗜伊紅細胞的原漿顆粒旋轉，劑量大時甚至顆粒被丟擲細胞外），顯示出超聲波對組織內物質和微小的細胞結構的一種“微細按摩”的作用。
這種作用可引起細胞功能的改變，引起生物體的許多反應。可以改善血液和淋巴迴圈，增強細胞膜的彌散過程，從而改善新陳代謝，提高組織再生能力。所以治療某些區域性迴圈障礙性疾病，如營養不良性潰瘍效果良好。有人觀察在超聲波的機械作用下，脊髓反射幅度降低，反射的傳遞受抑制，神經組織的生物電活性降低，因而超聲波有明顯鎮痛作用。超聲的機械作用還能使堅硬的結締組織延長、變軟，用於治療疤痕、粘連及硬皮症等。
可見，超聲波的機械作用可軟化組織、增強滲透、提高代謝、促進血液迴圈、刺激神經系統及細胞功能，因此有重要的治療意義，在超聲治療機理上佔重要地位。 超聲波作用於機體時可產生熱，有些人甚至稱為“超聲透熱療法”。超聲波在機體內熱的形成，主要是組織吸收聲能的結果。其產熱有以下特點：
1.由於人體各組織對聲能的吸收量各有差異，因而產熱也不同。一般超聲波的熱作用以骨和結締組織為量顯著，脂肪與血液為最少。如在超聲波5W/cm2，1.5分鐘作用時，溫度上升在肌肉為1.1℃，在骨質則為5.9℃。
2.超聲波熱作用的獨特之處是除普便吸收之外，還可選擇性加熱，主要是在兩種不同介質的交介面上生熱較多，特別是在骨膜上可產生區域性高熱。這在關節、韌帶等運動創傷的治療上有很大意義。所以超聲波的熱作用（不均勻加熱）與高頻是及其他物理因子所具有的瀰漫性熱作用（均勻性加熱）是不同的。
3.超聲波產生的熱將有79－82%由血液迴圈帶走，18－21%由鄰近組織的熱傳導散佈，因此當超聲波作用於缺少血迴圈的組織時，如眼的角膜、晶體、玻璃體、睪丸等則應十分注意產生過熱，以免發生損害。 基於超聲波的機械作用和溫熱作用，可繼發許多物理的或化學的變化如：
1.氫離子濃度的改變 炎症組織中伴有酸中毒現象時，超聲波可使pH值向鹼性方面變化，從而使症狀減輕，有利於炎症的修復。
2.對酶活性的影響 超聲波能使複雜的蛋白質解聚為普通的有機分子，能影響到許多酶的活性。如超聲作用能使關節內還原酶和水解酶活性增加，目前認為在超聲治療作用中水解酶活性的變化是起重要作用的。
3.近年來對超聲作用機理的研究，已深入到細胞分子水平。在電鏡下觀察發現，細胞內超微結構中線粒體對超聲波的作用最敏感。核酸也很敏感，實驗發現低強度超聲波作用可使細胞內胸腺核酸的含量增加，從而影響到蛋白質的合成，刺激細胞生長。
4.在高強度的超聲作用下，組織內可形成許多高活性的自由基，如HO1、OH、H2O2、O等，它們可加速組織內氧化還原過程，加速生長過程。
目前，關於超聲波的生物學作用機理仍有多種爭義。但多數學者認為，具有物理學特性的超聲機械振動，以及在此基礎上產生的分佈特殊的“內生熱”和必然引起的生物理化改變，是有機聯絡的。弧立的強調那一方面的作用都是片面的，並在上述三方面基本作用因素的基礎上，透過複雜的神經－體液調節途徑治療疾病的。神經系統的反應和調節在超聲波的治療機理中起著主導作用，而超聲作用過程中發生的體液方面的改變，又是作用的物質基礎，二者有機結合構成統一的反應過程。
機械作用是超聲波的一種基本的原發的作用。超聲波在介質內傳播過程中介質質點交替壓縮與伸張形成交變聲壓，不僅可使介質質點受到交變壓力（在治療劑量下，每一細胞均受4－8mg壓力變化影響）及獲得巨大加速度而劇烈運動，相互摩擦，而且能使組織細胞產生容積和運動的變化，可引起較強的細胞漿運動（原漿微流或稱環流），從而促進細胞內容物的移動，改變其中空間的相對位置（據觀察，強度不大的超聲波能使嗜伊紅細胞的原漿顆粒旋轉，劑量大時甚至顆粒被丟擲細胞外），顯示出超聲波對組織內物質和微小的細胞結構的一種“微細按摩”的作用。
這種作用可引起細胞功能的改變，引起生物體的許多反應。可以改善血液和淋巴迴圈，增強細胞膜的彌散過程，從而改善新陳代謝，提高組織再生能力。所以治療某些區域性迴圈障礙性疾病，如營養不良性潰瘍效果良好。有人觀察在超聲波的機械作用下，脊髓反射幅度降低，反射的傳遞受抑制，神經組織的生物電活性降低，因而超聲波有明顯鎮痛作用。超聲的機械作用還能使堅硬的結締組織延長、變軟，用於治療疤痕、粘連及硬皮症等。
可見，超聲波的機械作用可軟化組織、增強滲透、提高代謝、促進血液迴圈、刺激神經系統及細胞功能，因此有重要的治療意義，在超聲治療機理上佔重要地位。 超聲波作用於機體時可產生熱，有些人甚至稱為“超聲透熱療法”。超聲波在機體內熱的形成，主要是組織吸收聲能的結果。其產熱有以下特點：
1.由於人體各組織對聲能的吸收量各有差異，因而產熱也不同。一般超聲波的熱作用以骨和結締組織為量顯著，脂肪與血液為最少。如在超聲波5W/cm2，1.5分鐘作用時，溫度上升在肌肉為1.1℃，在骨質則為5.9℃。
2.超聲波熱作用的獨特之處是除普便吸收之外，還可選擇性加熱，主要是在兩種不同介質的交介面上生熱較多，特別是在骨膜上可產生區域性高熱。這在關節、韌帶等運動創傷的治療上有很大意義。所以超聲波的熱作用（不均勻加熱）與高頻是及其他物理因子所具有的瀰漫性熱作用（均勻性加熱）是不同的。
3.超聲波產生的熱將有79－82%由血液迴圈帶走，18－21%由鄰近組織的熱傳導散佈，因此當超聲波作用於缺少血迴圈的組織時，如眼的角膜、晶體、玻璃體、睪丸等則應十分注意產生過熱，以免發生損害。 基於超聲波的機械作用和溫熱作用，可繼發許多物理的或化學的變化如：
1.氫離子濃度的改變 炎症組織中伴有酸中毒現象時，超聲波可使pH值向鹼性方面變化，從而使症狀減輕，有利於炎症的修復。
2.對酶活性的影響 超聲波能使複雜的蛋白質解聚為普通的有機分子，能影響到許多酶的活性。如超聲作用能使關節內還原酶和水解酶活性增加，目前認為在超聲治療作用中水解酶活性的變化是起重要作用的。
3.近年來對超聲作用機理的研究，已深入到細胞分子水平。在電鏡下觀察發現，細胞內超微結構中線粒體對超聲波的作用最敏感。核酸也很敏感，實驗發現低強度超聲波作用可使細胞內胸腺核酸的含量增加，從而影響到蛋白質的合成，刺激細胞生長。
4.在高強度的超聲作用下，組織內可形成許多高活性的自由基，如HO1、OH、H2O2、O等，它們可加速組織內氧化還原過程，加速生長過程。
目前，關於超聲波的生物學作用機理仍有多種爭義。但多數學者認為，具有物理學特性的超聲機械振動，以及在此基礎上產生的分佈特殊的“內生熱”和必然引起的生物理化改變，是有機聯絡的。弧立的強調那一方面的作用都是片面的，並在上述三方面基本作用因素的基礎上，透過複雜的神經－體液調節途徑治療疾病的。神經系統的反應和調節在超聲波的治療機理中起著主導作用，而超聲作用過程中發生的體液方面的改變，又是作用的物質基礎，二者有機結合構成統一的反應過程。