L’échographie est basée sur les mêmes principes du sonar que les chauves-souris utilisent ainsi que les bateaux en mer et les pêcheurs pour leurs détecteurs de poissons. À mesure qu’un son contrôlé se répercute sur des objets, les échos peuvent être utilisés pour déterminer à quelle distance un objet se trouve, sa taille, sa forme et sa consistance (fluide, solide ou mixte).
Le transducteur échographique fonctionne comme un haut-parleur (pour créer les sons) et comme un microphone (pour les enregistrer). En échographie obstétrique, quand le transducteur est appuyé contre la peau, il dirige des ondes sonores inaudibles et à haute fréquence dans le bas de l’abdomen et le pelvis. Comme l’écho revient de l’embryon ou foetus et des structures environnantes dans l’utérus, le microphone très sensible du transducteur capte et enregistre de menus changements dans le degré et la direction du son. Ces ondes sonores caractéristiques sont instantanément mesurées et montrées par l’ordinateur et on a une image en temps réel sur l’écran. Ces images mouvantes de l’examen sont en général enregistrées sur bande vidéo, mais une ou plusieurs images peuvent être « gelées » pour capter une image fixe. L’échographie conventionnelle montre les images en sections minces (un peu comme regarder des tranches de pain). L’échographie à trois dimensions est le résultat de la technologie des ordinateurs modernes, qui peut reformater des données en images à trois dimensions (comme regarder le pain sous différents angles). L’échographie à 4 dimensions est l’échographie à trois dimensions en mouvement.
L’ultrasonographie Doppler est l’application de l’échographie diagnostique pour détecter les cellules sanguines en mouvement et mesurer leur direction et leur vitesse. L’effet Doppler est utilisé pour évaluer la circulation sanguine en mesurant les changements dans la fréquence des échos réfléchis des cellules sanguines.
Le mouvement de l’embryon ou du foetus et le battement du coeur peuvent être vus comme un film continu. La plupart des appareils échographiques ont aussi un volet audio qui traite les échos produits par le sang qui circule dans le coeur du foetus, les vaisseaux sanguins et le cordon ombilical. Ce son peut être entendu par les oreilles humaines et a été décrit comme un crissement.