雖然人類早已觀察到不少動物(如蝙蝠、鯨、海豚等)能發生及感受超聲，但壓電效應發現后，人類才可能制造適于醫學應用的超聲波。超聲治療機和更為復雜的超聲診斷儀的發明均基于科學技術的發展。

如“A型”超聲診斷是以曲線的幅度來反映反射回聲的強弱，因此需要用陰極射線示波器才能實現，而“B型”超聲診斷則除了掃描技術外，更需灰階調制，實時成像、聚焦，圖像的預處理及后處理等。技術及裝備的發展，以及電子計算機技術的介入。

1927年出現關于超聲波生物學效應的文章后，次年就有人將超聲波試用于慢性耳聾的治療，以后超聲波治療不斷發展。到了二十世紀50年代，超聲治療工作已經成熟，但超聲診斷工作對儀器要求更高，故發展較慢。

直至1950年，隨著電子科學技術的發展，超聲脈沖反射技術和陰極射線示波器的采用，幅度調制型超聲診斷才得以用于臨床。在輝度調制型超聲診斷中，運動型或時間-運動型出現較早，此即日后稱為超聲心動圖的心臟診斷技術。二維聲像圖則需要更高級、更尖端的技術，故出現更晚。

超聲波對人體可以產生熱的作用，這種熱作用在很長一段時間內被當作超聲治療的主要機理。此后又發現超聲振動會引起組織內微細的按摩作用(又稱細胞按摩)，雖人體不能感覺，但它卻是治療作用的基礎，其他的理論效應以及熱作用均源于此。

超聲能改變神經系統(中樞和周圍神經系統)的興奮性、傳導功能和動作電位等，甚至引起結構、形態的變化。神經系統對超聲遠較其他組織敏感，神經細胞的敏感性又高于膠質細胞，而神經細胞體高于神經纖維。

超聲可引起肌張力變化、肌原纖維凝集，使其中出現空泡、變性；可引起消化液增加，胃腸蠕動增強、水腫，滲出、瘀血，甚至出血；小劑量(安全量)超聲波對生殖、泌尿、內分泌、骨骼、心血管等系統有促進功能的作用，但大劑量(損害量)則造成組織不可逆的損傷。

超聲對人體組織有選擇作用，如超聲只去除堅硬的牙垢而不損傷柔軟的牙齦，故超聲潔齒有不出血操作的美稱；體外震波(壓電效應震波)對結石的粉碎作用遠大于對周圍組織的破壞；超聲對某種細胞有特殊的“親和力”，或某些細胞對超聲特別敏感，在一定條件的超聲波作用下，一些細胞破壞、死亡，而夾雜其間的其他細胞卻可安然無恙。

如腦垂體直射治療能選擇性地破壞腫瘤細胞，而不波及其他細胞，是一種治療肢端肥大癥的安全方法。超聲節育技術也是基于一定條件的超聲波只影響生精細胞的生長，而又不損害睪丸的間質細胞的原理而開發的。

超聲治療時要控制劑量、超聲診斷時要求更為嚴格，尤其在產科應用時必需考慮到超聲對胚胎的影響。另一方面，為了有意地破壞組織，將聚焦產生的超聲波用于顱內手術和體外震波碎石。

超聲還可用于細胞或亞細胞水平的研究。超聲照射血液后會出現紅細胞聚集成緡錢狀排列的假血栓、異型及大小不等的紅細胞增加、而淋巴細胞及嗜酸性粒細胞減少等的現象。在各種血細胞中淋巴細胞及單核細胞對超聲抵抗能力最大，嗜酸性粒細胞則敏感，各種細胞對超聲的抵抗能力又受飲食、睡眠、內分泌、勞動、疾病、年齡等的影響。超聲作用下血紅蛋白、氫離子濃度、血糖、膽固醇、乳酸、出血時間、凝血時間也有變化。

超聲在分子水平的生物學效應包括對DNA的解聚作用等，超聲可以分裂各種多糖和單糖、核酸，使淀粉轉變為糊精，使氨基酸脫氨和分裂氮氫鍵等。超聲還能改變維生素、酶、激素的活力及功能。

超聲在臨床上的應用可分為超聲診斷和超聲療法。超聲診斷無損傷性、檢查方便，圖像直觀，診斷快速，故應用廣泛。

超聲檢測技術除用于疾病診斷及動態觀察病情變化外，還用于許多反映機體及其組織生理、病理狀態的測量工作。如測量眼軸和晶狀體曲度以診斷及矯正屈光不正；測量脂肪厚度以了解肥胖與否及脂肪分布；測量骨質密度以診斷骨質稀疏與否及觀察骨質狀態等等。

超聲療法包括傳統超聲波療法、小聲頭局部治療、超聲針灸、用大直徑聲頭的大面積治療(透聲療法)、應用超聲波把藥物推入人體內的超聲藥物透入療法(聲透療法)。超聲波治療與其他治療的復合應用也極多。

超聲波的特殊治療目前已有超聲波接觸性碎石與非接觸性(聚焦)碎石，白內障的超聲乳化，根管治療，去除金屬牙冠等。超聲顱腦手術、超聲治療癌癥也在研究中。