Изучение биологического действия ультразвука показало, что наиболее чувствительными к нему являются центральная и периферическая нервные системы: кора головного мозга, гипоталамус, ретикулярная формация, центральные и периферические вегетативные структуры и периферические нервы. Однако механизм действия ультразвуковых колебаний объясняется не только непосредственным специфическим их влиянием на нервную систему, но и опосредованным рефлекторным воздействием на интерорецепторы, являющиеся источниками новых нейрогуморальных и рефлекторных изменений. Эти изменения приводят к нарушениям обменных процессов, деятельности щитовидной железы, сердечно-сосудистой системы и ряда анализаторов. Большую роль в генезе ультразвуковой патологии играет нарушение проницаемости клеточных мембран.
Воздействие ультразвука способствует развитию ангиотрофоневроза. Механизм ультразвуковой полиневропатии вначале определяется рефлекторным воздействием, исходящим из вегетативных ядер гипоталамуса, позднее органическими изменениями в нервных стволах. Ультразвуковая энергия малой и средней интенсивности способна вызвать перестройку внутренней среды организма, повышает проницаемость кожи, гематоэнцефалического барьера, изменяет структуру клеточных мембран, стимулирует процессы гликолиза и гидролиза. Все это рассматривалось как положительное свойство ультразвука, что и позволяло использовать его в терапевтических целях. Однако длительное воздействие низкочастотного ультразвука может приводить к патологическим изменениям.