超声波产生声空化，产生剧烈内爆的真空气泡，产生冲击波、微射流和强大的剪切力，以及极端的局部温度(~ 5000 K)和压力(~ 1000 atm)。这些极端条件导致了异常高效的混合，产生了液滴尺寸非常小、所有成分之间接触面积巨大的纳米乳液。

超声波均质机可以制备低至1/100微米的乳液，均质“不混溶”的液体，加速酶和化学反应，刺激细菌活性，分散液体中的固体和脱气液体。