Лечение ультразвуком применялось и до дельфинотерапии, но звуковой диапазон, каким обладают дельфины, создать искусственно пока невозможно. Ультразвук в совокупности со звуками слышимого диапазона, которые издают дельфины, способствует микровибрациям в тканях, воздействует на различные биологические структуры, увеличивая кровоток и лимфоток. Также ультразвук такой интенсивности вызывает явления кавитации и сонофореза.

Кавитация — образование в биологических жидкостях полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газами. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырёк захлопывается, излучая при этом ударную волну. Она способствует выделению из клеток биологически активных веществ, высвобождению эндорфина продукции Т-клеток.

Сонофорез — увеличение потока ферментов, особых гормонов, проникающего через мембраны клетки в результате кавитации под воздействием ультразвука. Он вызывает благоприятные химические и электрические изменения в организме.