超聲波在液體中傳播有較好的方向性，遇到分界面時能反射，因此通過測定超聲波從發射出去到反射回來的時間就能確定液面的高度。一般采用電激勵使壓電換能器（常用的有鋯鈦酸鉛、鈮鎂酸鉛、鈦酸鋇等壓電換能器）發出聲波，從液面反射回來的聲脈沖經壓電換能器轉換為電脈沖，用計時電路測定超聲波在液體中來回經過的時間，根據超聲波在液體中的傳播速度即可算出液面高度。聲波的接受和發射可用同一個換能器，也可用兩個換能器。超聲式物位儀表根據聲波傳播的介質不同分為液介式、氣介式和固介式
利用超聲物位儀表進行測量的優點是檢測元件可以不與被測液體接觸，因而適合于強腐蝕性、高壓、有毒、高粘度液體液位的測量。此外它還不怕煙和光，不受電磁干擾，可測量各種液體的液位和粉粒狀固體料位，還可用于測量兩種液體界面、液位差、料位差等。固介式的測量方式能測沸騰介質的液位，允許液面波動傾側、如測量火箭、飛機、輪船燃料倉內的液位。液介式的測量方式應用十分普遍，海水深度測量就采用這種方法。