超声波塑料焊接机的工作原理是超声波信号发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40千赫兹电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的上下震动的机械能量，随后机械能量通过一套可以放大振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，二个被焊接工件彼此之间每秒震动摩擦1.5--4万次，最终以分子链的形式连接在一起，焊接强度达到甚至超过塑料件本体的强度。