超声波细胞破碎仪的工作原理主要基于以下几个方面：

- 电能转换为声能：仪器中的超声波发生器产生高频电信号，换能器将这种电能转换为声能，以超声波的形式传播。

- 超声生物效应：

   - 空化效应：超声波在液体介质中传播时，会使液体中的微小气泡迅速形成并炸裂，产生强烈的局部冲击波和高速射流。这些微小气泡的聚爆会产生机械剪切压力和骚乱，形成高强度的剪切力和高频交变水压，足以破坏细胞壁和细胞膜，使细胞内容物得以释放。同时，空化泡破裂时还会产生瞬时高温（约5000℃）、高压（可达500×104Pa），可使水蒸气热解离产生·OH自由基和·H原子，它们引起的氧化还原反应可导致多聚物降解、酶失活、脂质过氧化和细胞杀伤。

   - 机械效应：是超声的原发效应，超声波在传播过程中介质质点交替地压缩与伸张构成了压力变化，引起细胞结构损伤，同时，由于超声波在液体中的剧烈扰动，粒子会产生大的加速度，使它们相互碰撞或与装置壁碰撞而破碎。

   - 热效应：超声在介质中传播时，摩擦力阻碍了由超声引起的分子震动，使部分能量转化为局部高热（42-43℃），从而影响细胞的代谢和功能。