超声波在气体、液体和固体介质中以一定速度传播时因被吸收而衰减，但衰减程度不同，在气体中衰减最大，而在固体中衰减最小；当超声波穿越两种不同介质构成的分界面时会产生反射和折射，且当这两种介质的声阻抗差别较大时几乎全反射。利用这些特性可以测量物位，如回波反射式超声波物位计通过测量从发射超声波至接收到被物位界面反射的回波的时间间隔来确定物位的高低。

超声波物位计主要包括超声换能器和电子装置两部分。超声换能器由压电材料制成，实现电能和机械能的相互转换，其发射器和接收器可以装在同一探头上，也可分开装在两个探头上，探头可以装在容器的上方或者下方。电子装置用于产生电信号激励超声换能器发射超声波，并接收和处理经过超声换能器转换的电信号。由于超声波物位计检测的精度主要取决于超声传播速度和传播时间，而传播速度容易受到介质温度、成分等变化的影响，因此需要进行补偿。通常的补偿方式是在超声换能器附近安装一个温度传感器，根据已知的声速与温度之间的关系自动进行声速补偿。另外，也可以设置一个校正器具定期校正声速。

超声波物位计采用的是非接触测量，适用于液体、颗粒状、粉末物以及粘稠、有毒介质的物位测量。能够实现防爆，但如果介质对超声波吸收能力很强时则无法采用超声波检测方法。