Ультразвук достаточной интенсивности может нагреть любую локализованную область ткани до используемых в гипертермии температур (больше 42о С). С технической точки зрения преимущество ультразвука пред электромагнитным нагревом состоит в том, что выделение энергии в среде может быть лучше локализовано, при необходимости можно использовать фокусировку. Задача состоит в том, чтобы равномерно нагреть весь объем опухоли до некоторой постоянной температуры при условии, чтобы температура нормальной ткани поддерживалась на физиологически приемлемом уровне. Есть указания на то, что кроме чисто температурного действия ультразвук может обладать и некоторым цитотоксическим эффектом.

Ли, облучая ультразвуком in vitro клетки, показал, что процент клеток, потерявших репродуктивную способность при нагревании ультразвуком больший, по сравнению с клетками, нагретыми другим способом.

Имеются данные, что использование рентгеновского облучения в комбинации с использованием ультразвука при лечении рака дает больший эффект, по сравнению с теми случаями, когда эти методы использовались по отдельности.