超声波管道流量计的测量原理为流速面积法，测量流速的原理为时间传输法（时差法），时差法指通过测量超声波脉冲顺流和逆流时往返于两个换能器之间的时间，来确定管道内流体流速的技术。
每个换能器先后作为发射器和接收器在流体充满管道并且静止的条件下，理论上超声脉冲往返于换能器的时间是一致的。因为在静止的流体中，向不同方向传播的超声声速是不变的。如果液体流经管道，超声波脉冲顺流传播的速度比逆流传播的速度要快，这两者的时间差与管道内流体的流速成比例。单声道和多声道超声波流量计都可以用来测量流体流速，但多声道超声波流量计测量的更准确，因为它从流体剖面的不同位置获取流速信息，从而更接近实际的流速情况。
超声流量计在非常宽的流量范围内有着非常高的准确度，并在管道中不产生压损。因为没有活动部件，超声波流量计是非常稳定的仪表。总体上，超声波流量计比起其它种类的流量计有如下几个主要优势：无与流体接触的可动部件；没有探入到流体的部件；无压损；宽的量程比；双向计量；无序阶段性的维修；安装时仅需简单的管道工作；稳定并具有较长的寿命；