超声波在生物工程中应用的作用机制主要是超声的空化作用及机械传质作用。超声的空化对生物的作用大致可以根据超声的强度不同分为两个方面：超声波的瞬时空化作用可使细胞破碎，酶失活；而当超声波的声强较低时，产生的空化泡的大小变化是有规律而和缓的，并以非线形的方式在媒质中震荡若干个声周期，使其周围的酶和细胞颗粒受到微声流切应力的作用，这种空化即为稳态空化。
稳态空化作用对细胞产生的破坏很小，并能有效促进可逆渗透，从而加强细胞内外物质运输，减少次生代谢产物的积累对微生物代谢的抑制作用，促进代谢产物的合成。稳态空化正是以这种特殊的能量形式来增强微生物的活性、加速生物反应速率。
