La utilización de sondas ultrasónicas permite introducir la energía acústica directamente en el interior de la mezcla de reacción en lugar de depender de su transferencia a través del agua del baño de ultrasonidos y de las paredes del matraz, con lo cual se puede aumentar la cantidad de potencia ultrasónica disponible para la reacción  (Fig 3.31). El método más sencillo consiste en introducir la punta con vibración ultrasónica de la sonda en la mezcla de reacción. Las sondas ultrasónicas usan frecuencias alrededor de los 20 kHz. La principal ventaja de la utilización de sondas ultrasónicas es que la potencia ultrasónica transmitida a la reacción es controlable, pudiendo llegar hasta unos cuantos centenares de W × cm⁻².

Fig 3.31

Las sondas ultrasónicas son más caras que los baños y además su uso requiere material de vidrio especial para el cierre o conexiones del matraz si las reacciones a irradiar necesitan reflujo, atmósfera inerte, presión o vacío. Además, como consecuencia de la cavitación se va produciendo una erosión de la punta de la sonda, que puede comportar dos tipos de problemas: contaminación de la mezcla de reacción por partículas metálicas de la sonda y pérdida de eficiencia por el acortamiento físico de la sonda. Estos problemas se pueden evitar o minimizar utilizando sondas con puntas reemplazables, lo cual resulta mucho más barato que sustituir toda la sonda cuando ésta es de una sola pieza.