超聲波在氣體、液體和固體介質中以一定速度傳播時因被吸收而衰減，但衰減程度不同，在氣體中衰減最大，而在固體中衰減最小；當超聲波穿越兩種不同介質構成的分界面時會產生反射和折射，且當這兩種介質的聲阻抗差別較大時幾乎全反射。利用這些特性可以測量物位，如回波反射式超聲波物位計通過測量從發射超聲波至接收到被物位界面反射的回波的時間間隔來確定物位的高低。

超聲波物位計主要包括超聲換能器和電子裝置兩部分。超聲換能器由壓電材料制成，實現電能和機械能的相互轉換，其發射器和接收器可以裝在同一探頭上，也可分開裝在兩個探頭上，探頭可以裝在容器的上方或者下方。電子裝置用于產生電信號激勵超聲換能器發射超聲波，并接收和處理經過超聲換能器轉換的電信號。由于超聲波物位計檢測的精度主要取決于超聲傳播速度和傳播時間，而傳播速度容易受到介質溫度、成分等變化的影響，因此需要進行補償。通常的補償方式是在超聲換能器附近安裝一個溫度傳感器，根據已知的聲速與溫度之間的關系自動進行聲速補償。另外，也可以設置一個校正器具定期校正聲速。

超聲波物位計采用的是非接觸測量，適用于液體、顆粒狀、粉末物以及粘稠、有毒介質的物位測量。能夠實現防爆，但如果介質對超聲波吸收能力很強時則無法采用超聲波檢測方法。