Die Verwendung von Ultraschall zur Untersuchung in der Medizin basiert grundlegend auf der Aussendung von Schallwellen und deren Wiedereintreffen nach Wechselwirkung (Streuung und Reflexion) im Gewebe. Reflexionen ergeben sich immer an Grenzflächen zwischen verschiedenen Geweben durch Impedanzänderung. Durch Bestimmung der Laufzeit zwischen Aussendung und Wiedereintreffen der Ultraschallwellen am Schallkopf kann die Tiefe im Gewebe bestimmt werden.

Durch Aneinanderreihung dieser Informationen können über Grauwertdarstellungen Bilder erzeugt werden. Als weiteres wichtiges Prinzip in der Ultraschalldiagnostik ist der Doppler-Effekt zu nennen (benannt nach Christian Doppler; 1842). Dieses Prinzip ist aus dem täglichen Alltag bekannt. Bewegt sich eine Schallquelle auf einen Empfänger zu oder entfernt sich von ihm so ändert sich die Frequenz der ausgesendeten Schallwellen analog zur Geschwindigkeit der Schallquelle. Im täglichen Leben lässt sich dieser Effekt am vorbeifahrenden Rettungswagen und Feuerwehrfahrzeug erklären: bewegt sich der Rettungswagen mit Martinshorn auf den Betrachter (Ohr als Empfänger) zu, so klingt die Tonart höher als wenn sich das Martinshorn entfernt. Durch diesen Effekt können in der Medizin Geschwindigkeiten von Blutströmungen bestimmt und somit Rückschlüsse auf Gefäßveränderungen und Einengungen gezogen werden. Durch die Verknüpfung verschiedener Techniken und Prinzipien durch moderne Ultraschallgeräte sind heutzutage hochspezialisierte Untersuchungen möglich.

Wie jede bildgebende Technik hat auch die Ultraschalldiagnostik sowohl eine Reihe von Vorteilen als auch Nachteile.

• Keine Röntgenstrahlung: Im Gegensatz zu den meisten radiologischen diagnostischen Verfahren werden die Patienten bei der Ultraschalluntersuchung keiner Röntgenstrahlung ausgesetzt. Die Untersuchung ist als gefahrlos anzusehen. Dies ermöglicht auch kurzfristige Verlaufskontrollen von Prozessen ohne Risiken für die Patienten. Die Ultraschalldiagnostik kommt demzufolge unter anderem auch in der Schwangerschaft, in der Geburtshilfe und der Kinderheilkunde zur Anwendung.
• Flexibel und beweglich einsetzbar: Durch die Bauart der Ultraschallgeräte ergibt sich ein weiterer großer Vorteil: die Mobilität. Durch diese Mobilität kann das Untersuchungsgerät auch zum Patienten gebracht werden und die Diagnostik kann nahezu überall durchgeführt werden.
• Bewegungen erkennbar: Mit dem Ultraschall kann durch sehr hohe Bildwiederholungsfrequenzen eine Echtzeit-Bildgebung der untersuchten Organe und Strukturen durchgeführt werden. Dies stellt die Ultraschalldiagnostik aus der Vielzahl radiologischer Techniken heraus. Somit können nicht nur schnelle Organbewegungen nachvollzogen und dargestellt werden sondern der Untersucher erhält die Möglichkeit durch Bewegung des Schallkopfes ohne Unterbrechung Strukturen aus verschiedenen Perspektiven zu betrachten.
• Blutflussuntersuchungen: Die Verknüpfung und gleichzeitige Anwendung verschiedener Ultraschalltechniken (Duplex-, Triplexsonographie) ermöglicht die präzise Darstellung dynamischer Bewegungsprozesse. Diese Techniken kommen insbesondere in der Diagnostik von krankhafter Veränderungen des Gefäßsystems zur Anwendung.

• 1. Vorbereitung: Das Ergebnis und die Aussagekraft der Ultraschalluntersuchung hängt wesentlich von der Vorbereitung des Patienten und der Kooperationsfähigkeit ab. So sollte ein Patienten für die Untersuchung des Oberbauches (Leber, Galle, Bauchspeicheldrüse) unbedingt nüchtern zur Untersuchung kommen.
• 2. Gel: Für die Ultraschalluntersuchung ist grundsätzlich die Anwendung von Sonographiegel notwendig um die Übertragung der Ultraschallwellen vom Schallkopf auf die Haut und den Körper zu ermöglichen. Dieses Gel ist etwas glitschig und kühl, bringt jedoch keinerlei Nebenwirkungen mit sich und kann sofort nach der Untersuchung abgewischt werden.

In vielen Anwendungsgebieten der Radiologie (z.B. CT, MRT, Angiographie) kommen häufig Kontrastmittel (KM) zur Anwendung. Die Anwendung dieser Kontrastmittel dient der Sicherheit der Diagnosestellung und ermöglicht zusätzliche Aussagen. Für die Ultraschalldiagnostik wurden ebenfalls Kontrastmittel entwickelt. Diese kommen jedoch nicht routinemäßig, sondern nur in sehr seltenen Fällen zur Anwendung. Ultraschallkontrastmittel bestehen ausnahmslos aus kleinsten Gasbläschen (2-12µm), die mit speziellen Gasen oder auch Luft gefüllt sind. Um diese Gasbläschen dem Körper zuführen zu können und die Wirkung über mehrerer Minuten zu erhalten sind diese Gasbläschen ummantelt (meist mit Zuckermolekülen). Der Sinn der Gasbläschen ist die Reflexion und Streuung der einfallenden Ultraschallwellen um hierdurch eine bessere Signalgebung zu erhalten. Bisherige Ultraschallkontrastmittel waren meist auf die Anwendung im rechten Herzen beschränkt weil sie aufgrund ihrer Größe in der Lungenstrombahn (kleiner Kreislauf) festgehalten wurden und nicht in der Körperkreislauf (großer Kreislauf) gelangten. Moderne Kontrastmittel weisen eine deutlich geringere Durchmesser auf und gelangen so auch in den großen Kreislauf und verbessern das Ultraschallsignal. Diese Ultraschallkontrastmittel befinden sich jedoch meist noch in klinischen Prüfungsphasen und kommen nicht in der routinemäßigen Ultraschalluntersuchung zur Anwendung.