روش کار با ضخامت سنج التراسونیک بدین گونه است که برای اندازه گیري ضخامت نمونه توسط این دستگاه، امواج صوت از طریق پراب ساطع شده و پس از عبور از ضخامت نمونه وارد محیط هوای داخل نمونه می گردد. هوا مانند عایق عمل نموده و سرعت عبور امواج از ضخامت با احتساب زمان آن ضخامت قطعه را بدست می دهد. به همین دلیل بایستی ضخامت سنج رنگ نازکی از آب روي سطح قطعه قرار داده تا مانند رسانایی سبب عبور امواج گردد. کار تمامی سنجه های ماوراء صوت بر پایه اندازه گیری بازه زمانی عبور پالس های فرکانس صوتی از میان ماده مورد آزمایش است . فرکانس یا گام این پالس های صوتی فراتر از حد شنوایی انسان است ، به طور کلی یک تا بیست میلیون سیکل در ثانیه ، در مقابل برای گوش انسان حد ، بیست هزار است . این امواج فرکانس بالا توسط وسیله ای تولید و دریافت می شوند که مبدل ماوراء صوت نامیده می شود ؛ که انرژی الکتریکی را به لرزش های مکانیکی تبدیل می کند و بلعکس .امواج اولتراسونیک بکار رفته در آزمایشات صنعتی به خوبی نمی توانند از میان هوا عبور کنند ؛ به همین دلیل از یک جفت واسط مثل پروپیلن گلیکول ؛ گلیسرین ، آب یا نفت استفاده می شود که اغلب بین مبدل و قطعه قرار می گیرد. بیشتر سنجه های ماوراء صوت از روش ” ضربه – انعکاس ” برای اندازه گیری استفاده می کنند . امواج صوتی تولید شده توسط مبدل ، وارد قطعه شده و از بخش دیگر منعکس می شوند و به مبدل بازمی گردند . سنجه ، بازه زمانی بین پالس مرجع یا اولیه را با انعکاس آن با دقت اندازه گیری می کند. به طور نمونه این بازه زمانی تنها یک میلیونیم ثانیه است. اگر سنجه با سرعت صوت در آن نمونه برنامه ریزی شده باشد ، می توان ضخامت سنج فلز را بوسیله روابط ساده ریاضی از روی این بازه زمانی محاسبه کرد.