超声波的波动特性主要有以下几点：
1. 惠更斯原理
波源的振动导致波动，波的传播要靠质点间力的作用。假设传播媒介是连续的，那么一点的振动都会扰动周边各个点，因此在波的传播过程中任一振动点都被视为新的波源。荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯于1690年提出这一理论，总结为：介质中波动传播到的各点都可以看作发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波的包迹就决定了新的波阵面。基于惠更斯原理，只需某一时刻的波阵面，就可以推算出波前的几何形状以及波的传播方向。如图 2-7为惠更斯原理示意图。
2. 波的衍射
衍射是指波绕过障碍物的边缘面而继续向前传播的现象，如图2-8所示。在波的传播过程中，当碰到与自身波长长度近似的障碍时，能绕过其边缘，改变方向继续前进，所以又称波的绕射。图所示为水面上波遇到小孔径障碍时的衍射现象示意图。
波的衍射与小孔尺寸、波长大小有关，当小孔的尺寸大于波长时，反射强，认为近乎全反射。在波长大于小孔尺寸时，衍射效果清晰。在超声探伤中，如果缺陷尺寸过于微小，远低于波长，就会因为衍射导致反射回波强度较弱，缺陷回波很低的情况，出现漏检。因此通常认为超声波探伤的灵敏度大概为介质中声波波长的1/2。波的衍射对超声探伤而言，既有利又有弊。由于波的衍射，使超声波能够绕过晶粒继续在介质中前进，是有利于检测的，但同时由于衍射，使得些小缺陷回波不够明显，进而导致漏检，是不利于检测的。
3. 波的叠加
当多个波在同一介质中某处相遇时，此处的质点振动情况是由这些波的相互叠加，该质点位移是这些波位移的矢量和。而这些波过后，继续保持自身频率、幅值、波长、传播方向等性质继续前进，这就是波的叠加性，又称波的独立性原理。比较常见的一种是向水中投入两个或以上石子，就可以看到以石子为中心产生的圆形水波在相遇处叠加，相遇后仍按原来传播方向保持原来特性继续传播。
4. 波的干涉
多列波相遇在空间中某处时，其叠加的情形是较为复杂的，可以合成多波的干涉种形式的波动。最简单的一种叠加就是两列频率相同，振动方向相同，相位差恒定的波相遇时，介质中部分位置的振动相互加强，而另一部分的振动相互减弱甚至归零的现象叫作波的干涉。相干条件是同频率、同振动方向、恒定相位差，对应的波称为相干波，对应的波源称为相干波源。
5. 驻波
驻波是干涉现象的特例。在振幅相同的情况下，两列相干波在同一直线上反向移动叠加后的波，称驻波。驻波的波腹和波节位置总是固定不变的，其相位也不随位置变化故驻波的波形是强弱相间的，并且不会随着时间变化，似乎永驻不动，由此得名驻波。驻波中相邻波腹或波节的距离为λ/2，相邻波败与波节的距离为λ/4。当待测件厚度为超声波长的1/2或整数倍时，入射波与底面反射波同相，待测件内就会产生驻波，引起共振。基于驻波现象，研究人员设计了共振式超声波测厚仪，利用测得的共振频率来检测各类材料的厚度。
