超聲波細胞破碎儀工作原理基于超聲波在液體中的空化作用，換能器將電能量通過變幅桿在工具頭頂部液體中產生高強度剪切力，形成高頻的交變水壓強，使空腔膨脹、爆炸將細胞擊碎。另一方面由于超聲波在液體中傳播時產生劇烈地擾動作用，使顆粒產生很大的加速度，從而互相碰撞或與器壁互相碰撞而擊碎。

細胞破碎是指利用外力破壞細胞膜和細胞壁，使細胞內容物包括目的產物成分釋放出來的技術，是分離純化細胞內合成的非分泌型生化物質(產品)的基礎。結合重組DNA技術和組織培養技術上的重大進展，以前認為很難獲得的蛋白質現在可以大規模生產。