При розповсюдженні ультразвукових хвиль можливі явища дифракції, інтерференції і віддзеркалення. Дифракція (обгинання хвилями перешкод) має місце тоді, коли довжина ультразвукової хвилі порівнянна (або більше) з розмірами перешкоди, що знаходиться на шляху. Якщо перешкода в порівнянні з довжиною акустичної хвилі велика, то явища дифракції немає. При одночасному русі в тканині декількох ультразвукових хвиль в певній точці середовища може відбуватися суперпозиція цих хвиль. Таке накладення хвиль один на одного носить загальну назву інтерференції. Якщо в процесі проходження через біологічний об'єкт ультразвукові хвилі перетинаються, то в певній точці біологічного середовища спостерігається посилення або ослаблення коливань. Результат інтерференції залежатиме від просторового співвідношення фаз ультразвукових коливань в даній точці середовища. Якщо ультразвукові хвилі досягають певної ділянки середовища в однакових фазах (синфазно), то зсуви частинок мають однакові знаки і інтерференція в таких умовах сприяє збільшенню амплітуди ультразвукових коливань. Якщо ж ультразвукові хвилі приходять до конкретної ділянки в протифазі, то зсув частинок супроводжуватиметься різними знаками, що приводить до зменшення амплітуди ультразвукових коливань. Інтерференція виконує важливу роль при оцінці явищ, що виникають в тканинах навколо ультразвукового випромінювача. Особливо велике значення має інтерференція при розповсюдженні ультразвукових хвиль в протилежних напрямах після віддзеркалення їх від перешкоди.

Під глибиною проникнення ультразвука розуміють глибину при якій інтенсивність зменшується на половину. Ця величина обернено пропорційна поглинанню: чим сильніше середовище поглинає ультразвук, тим менше відстань, на якому інтенсивність ультразвука ослабляється наполовину. Якщо при розповсюдженні ультразвукових хвиль в середовищі не відбувається їх віддзеркалення, утворюються хвилі, що біжать. В результаті втрат енергії коливальні рухи частинок середовища поступово затухають, і чим далі розташовані частинки від випромінюючої поверхні, тим менше амплітуда їх коливань. Якщо ж на шляху розповсюдження ультразвукових хвиль є тканини з різними питомими акустичними опорами, то в тому або іншому ступені відбувається віддзеркалення ультразвукових хвиль від прикордонного розділу. Накладення падаючих і відображаються ультразвукових хвиль може приводити до виникнення стоячих хвиль. Для виникнення стоячих хвиль відстань від поверхні випромінювача до поверхні, що відображає, повинна бути кратною половині довжини хвилі.

Відповідно до частоти, звукові хвилі прийнято розділяти на наступні діапазони: інфразвук - до 16 Гц; чутний звук - 16 Гц - 20000 Гц; ультразвук - 20 кГц - 1000 Мгц. Верхньою межею ультразвукових частот умовно можна рахувати 109 - 1010 Гц. Ця межа визначається міжмолекулярними відстанями і тому залежить від агрегатного стану речовини, в якому розповсюджується звукова хвиля. Застосування ультразвука в медицині пов'язане з особливостями його розповсюдження і характерними властивостями. По фізичній природі ультразвук, як і звук, є механічною (пружної) хвилею. Проте довжина хвилі ультразвука істотно менше за довжину звукової хвилі. Так, наприклад, у воді довжини хвиль рівні 1,4 м (1 кГц, звук), 1,4 мм (1 Мгц, УЗИ) і 1,4 мкм (1 ГГц, УЗ). Дифракція хвиль істотно залежить від співвідношення довжини хвиль і розмірів тіл, на яких хвиля дифрагує. “Непрозоре” тіло розміром 1 м не буде перешкодою для звукової хвилі з довжиною 1,4 м, але стане перешкодою для ультразвукової хвилі з довжиною 1,4 мм, виникне ”УЗ-ТЕНЬ”. Це дозволяє в деяких випадках не враховувати дифракцію ультразвукових хвиль, розглядаючи при заломленні і віддзеркаленні ці хвилі як проміння (аналогічно заломленню і віддзеркаленню світлового проміння). Віддзеркалення ультразвука на межі двох середовищ залежить від співвідношення їх хвильових опорів. Так, ультразвук добре відображається на межах мышца-надкостница-кістка, на поверхні порожнистих органів і т.д. Тому можна визначити розташування і розмір неоднорідних включень, порожнин, внутрішніх органів і т.п. (УЗ-ЛОКАЦИЯ). При ультразвуковій локації використовують як безперервне, так і імпульсне випромінювання. У першому випадку досліджується стояча хвиля, що виникає при інтерференції падаючої і відображеної хвиль від межі розділу. У другому випадку спостерігають відображений імпульс і вимірюють час розповсюдження ультразвука до досліджуваного об'єкту і назад. Знаючи швидкість розповсюдження ультразвука, визначають глибину залягання об'єкту.

Якщо ультразвукові хвилі, що біжать, натрапляють на перешкоду, воно випробовує не тільки змінний тиск, але і постояноє. Виникаючі при проходженні ультразвукових хвиль ділянки згущування і розрядки середовища створюють додаткові зміни тиску в середовищі по відношенню до оточуючого її зовнішнього тиску. Такий додатковий зовнішній тиск носить назву тиску випромінювання (радіаційного тиску). Воно служить причиною того, що під час переходу ультразвукових хвиль через межу рідини з повітрям утворюються фонтанчики рідини і відбувається відрив окремих крапельок від поверхні. Цей механізм знайшов застосування в утворенні аерозолів лікарських речовин. Радіаційний тиск часто використовується при вимірюванні потужності ультразвукових коливань в спеціальних вимірниках - ультразвукових вагах.

Хвильовий опір біологічних середовищ в 3000 разів більше хвильового опору повітря. Тому якщо ультразвукові випромінювач прикласти до тіла людини, то ультразвук не проникне всередину, а відображатиметься через тонкий шар повітря між випромінювачем і біологічним об'єктом. Щоб виключити повітряний шар, поверхня ультразвукові випромінювача покривають шаром масла, гліцерину