超聲波反應器是指有聲波參與并在其作用下進行反應的容器或系統，它是實現超聲反應的場所，在水處理應用中常見的超聲反應器有槽式、探頭式、杯式等幾種形式。超聲反應器通常采用單一頻率，也可以使用兩種或更多頻率組合成復頻反應器，效果比單一頻率反應器好，但加工比較復雜。

槽式反應器超聲換能器緊密貼在反應器外壁或內壁。反應器材料必須具有化學穩定性，避免與槽內處理液發生化學反應；如果換能器貼在外壁，要求有良好的透聲性，換能器透過反應器側壁向反應器內輻射超聲波。

探頭式反應器是一種很有效的反應器，聲強高，而且因為探頭直接浸入反應液中發射超聲波，所以能量損耗很低。

杯式反應器用化學穩定性好的不銹鋼材料制作，在杯的底部緊密粘貼圓片式或夾心式換能器，透過反應器底面向反應器內輻射超聲波。

流動型反應器適合工業在線使用。處理液在反應器外可構成回路，換能器的輸入功率、液體流速及其溫度均可控，缺點是超聲探頭可能受到腐蝕。