高壓水射流對物體表面的清洗機理是十分復雜的。一般認為，水射流清洗是射流對被清洗物體表面污垢的破壞和沖刷的結果[54]。其對物體表面結垢層的清洗主要表現為以下幾個方面： （1）高壓水射流對基體表面結垢層材料的軟化； （2）水射流在污垢表面的穿透和滲透，導致結垢層裂紋擴展，加速垢層的破碎（3）高壓水射流作用于基體表面的剪切力使被清洗物體表面結垢層破損； （4）高壓水射流作用于物體污垢層表面的切力和拉力將會對對其造成脆性破壞； （5）高壓水射流對物體表面的沖擊會造成剝離作用。 高壓水射流對基體表面的清洗作用可以認為是兩方面效果的影響。其中之一是射流對基體表面的破碎過程。當水流對基體表面污垢層產生滲透時，會對污垢的內部細小顆粒施加壓力，當滲透水施加的壓力比顆粒之間的引力更大時，垢層會產生裂紋并且逐步擴散，后續的射流又直接起壓縮、剪切作用，從而完成了對壁面污垢層的清洗。在這個過程中，水的滲透作用是起決定性作用的[55]。二是由于水壓的存在，而對污垢層造成破碎應力的過程。破碎應力的產生主要是由于直壓縮和剪切力。當垢層的強度極限無法承受應力時，該破碎應力就會使垢層產生裂紋，最終在連續射流的作用下剝落。
此外，在噴嘴中由于空化效果產生的空化泡也是造成有效清洗的原因。通過注氣系統，能夠有效降低射流中的空化數，使之達到超空化效應。超空泡的形成一方面能夠有效降低射流在管道中的阻力，另一方面，由于超空泡本身的空化效應造成的空蝕破壞也能對管道壁面進行清洗。
空化射流的清洗過程較為復雜，目前還無法準確的對其全過程進行描述，只能借助某些簡化模型進行研究。 空化的機械作用理論認為，由于空泡在管道壁面潰滅導致了物體表面的破壞，這種潰滅會產生高速微射流和沖擊波，對管道壁面造成強大的沖擊。這種潰滅方式在空化射流中有兩種情況[56]。 （1） 空化泡在壓力梯度下的潰滅 空化泡產生于射流噴嘴中，并隨射流運動。如圖，由于空泡兩端存在壓力差，導致其一端壁面被擠壓變扁，最終兩壁相靠，空泡破裂。液流在與空化泡運動方向相反的一方，以高速微射流形式穿過分裂后的球泡。這種空泡的破裂方式存在于液體流動過程中，并且微射流的方向與空泡運動方向相反，破裂作用離被沖蝕物體表面較遠，因此，這種破滅造成的破壞與沖蝕作用比較小。
（2）空化泡在近壁面附近的破裂 如圖，當球形空化泡運動到壁面附近時，空化泡與壁面之間存在液流的橫向流動，使空泡在靠近壁面的一端所受到的液壓低于較遠的一端，因此遠端壁面向內凹進，直到近壁被穿透，此時原來的空泡分裂成兩個氣泡，在兩個泡之間就形成了速度很高的微射流。這種破裂形式產生的高速微射流方向是指向壁面的，因此其沖蝕力很強。 這種形式的破滅所產生的微射流即是認為的超空泡高壓水射流清洗的機理之一
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