超聲波焊接機的工作原理是將由超聲波發生器產生的20 kHz（或15 kHz）高壓、高頻信號，經換能系統將其轉換為高頻機械振動施加到工件上，通過工件表面及內在分子間的摩擦使接口的溫度升高，當溫度達到工件自身的熔點時，接口處迅速熔化，繼而填充于接口間的空隙，當振動停止，工件同時在一定的壓力下冷卻定形，便形成完美的焊接。
簡單來說超聲波焊接機就是利用超聲波來進行焊接的機器，典型的超聲波焊接設備結構組成，由電路系統，機械裝置以及聲學系統組成。
電路系統包括信號發生器和機械裝置控制系統。信號發生器將輸入的交流電信號轉化成超聲頻率的電信號。機械裝置的控制系統用來控制焊接過程中各部件的運動狀態。
機械裝置包括支架、基座、調平等焊接輔助設備、能夠帶動聲學系統運動機械裝置等。
聲學系統是超聲波焊機的核心部分，它主要包括換能器、變幅桿以及工具頭三部分。其中換能器是將電路系統中輸入的電信號通過壓電、磁致振動等原理轉化成超聲頻率的機械振動信號。一般換能器直接輸出的超聲振動幅值較小，當振動信號通過一個專門設計的變幅桿之后，振動信號會被放大。工具頭的作用是將超聲波振動傳導到焊接工件中，要求焊接過程中工具頭要與焊件接觸良好。
