La técnica se basa en la emisión y recepción de ondas sonoras de frecuencias altas, muy superiores a las audibles por el oído humano (15-20.000 Herzios), es decir, ultrasonidos.

Los ultrasonidos son emitidos por un transductor que es la que contiene cristales piezoeléctricos cuya vibración transforman la energía eléctrica en ultrasonidos. Estos cristales son capaces, además, de convertir la energía mecánica, ondas sonoras, que reciben en energía eléctrica. El mismo transductor actúa como emisor y receptor de ultrasonidos, transformando la energía eléctrica en sonido y la sonora en eléctrica, respectivamente. La sonda o transductor, junto con el procesador y la pantalla son los componentes esenciales de un ecógrafo.

La velocidad de transmisión del sonido depende de una propiedad de cada material, proporcional a su densidad, denominada impedancia acústica. Cuando dos materiales presentan diferente impedancia acústica se produce una interfase entre ellos, por tanto cuando dos tejidos adyacentes presentan diferente composición estructural permite ser objetivados por esta técnica las características no solo de localización sino también las características anatómicas propias de dicho tejidos estudiados.

Los tejidos del organismo contienen muchas interfases que generan múltiples fenómenos de reflectividad de los ultrasonidos y dan lugar a las imágenes ecográficas en la llamada escala de grises. Las estructuras que reflejan mucho los ultrasonidos son hiperecoicas o hiperecogénicas (blanco-gris claro) mientras que son hipoecoicas o hipoecogénicas y anecoicas o anecogénicas (gris oscuro-negro, respectivamente) aquellas que los propagan mejor. El agua es el componente del cuerpo humano que mejor transmite los ultrasonidos por lo que da lugar a una imagen ecográfica anecoica (negra). En general, los tejidos muy celulares, debido a su gran contenido en agua, son hipoecoicos.

Los tejidos fibrosos, dado el mayor número de interfases presentes en ellos, son hiperecoicos. Los ultrasonidos no se propagan a través del hueso, materiales cálcicos ni el aire por lo que se reflejan en su superficie. Debido a este fenómeno, los huesos y las calcificaciones se visualizan como líneas hiperreflectivas que corresponden a su superficie más próxima a la sonda. Las calcificaciones suelen producir un artefacto ecográfico denominado sombra acústica posterior que consiste en una zona anecoica, generalmente con aspecto de columna.

Además existe una técnica de power-doppler que localiza la hipervascularizacion de una determinada zona articular, que se relaciona con la inflamación, por tanto sinovitis o actividad de la enfermedades sistémicas como artritis reumatoide y espondilitis.

El uso de gel, de manera abundante, permite que aire que existe entre la sonda y la piel no distorsione la imagen y por tanto se mejore la calidad de las imágenes ecográficas.

Lo fundamental de esta técnica en el estudio del aparato locomotor es que es una técnica precisa, no invasiva y dinámica, por tanto puede verse como se comportan las características de las estructuras músculo-esqueléticas de forma activa. Por eso su introducción en el manejo clínico y diagnóstico de las enfermedades y patologías del sistema locomotor.