超声波是频率很高的声波，定向性很强，尤如手电筒发出的一束光，射到物体时，会被反射回来。超声波探头内，有个压电晶片，施加一个发射脉冲电压，就会产生超声波脉冲，当把探头压紧在光洁的被测工件上时，超声波束就会传入工件，以每秒数千米的声速前进，当碰到裂缝等缺陷时，从缺陷表面反射回来，传回到探头晶片上，产生回波电压。经仪器处理后，从声波来回所花费时间，再扣除掉晶片到探头表面保护膜所化的时间（称作探头零点），乘上声速就是超声波脉冲走过的路程称作声程，也就是从探头表面，声波入射到工件的点（称作入射点）到缺陷之间的距离，同时从回波电压大小也可推算出缺陷大小。由于发射时晶片强裂振动，震动衰减下来需要一定时间，此期间收到的回波混在余震中无法区别，故最小探测距离(称作盲区)一般为 5mm 以上，而且增益越高，盲区会越大。如要探测近距离缺陷，需用频率高阻尼好的探头或双晶探头。