空化作用是指存在於液體中的微氣核空化泡在聲波的作用下振動，當聲壓達到一定值時發生的生長和崩潰的動力學過程。這個過程包括三個階段：空化泡的形成、長大和劇烈的崩潰。當盛滿液體的容器通入超音波後，由於液體振動而產生數以萬計的微小氣泡，即空化泡。這些氣泡在超音波縱向傳播形成的負壓區生長，在正壓區迅速閉合，從而在交替正負壓強下受到壓縮和拉伸。在氣泡被壓縮直至崩潰的一瞬間，會產生巨大的瞬時壓力，同時形成局部的高溫高壓，並伴隨有強烈的衝擊波和微射流等。
空化作用的套用廣泛，如清洗、殺菌、消毒、粉碎液內懸浮物等。同時，空化作用也被廣泛研究並在去除污染物、增強化學反應、混合不同物質以及生物醫學套用等方面展現出潛在的套用價值。
此外，根據產生方式的不同，空化作用可以分為水力空化、超音波空化等不同類型。而超音波空化又可以分為穩態空化和瞬態空化兩種，前者是指聲強較低時產生的空化泡，在聲波的作用下振動，生成周期達數個循環；後者則是指在較大的聲強作用下產生的生存周期較短的空化泡，大都發生在1個聲波周期內。