Der Ultraschallsensor strahlt regelmäßig kurze, hochfrequente Schallimpulse aus. Diese pflanzen sich mit Schallgeschwindigkeit in der Luft fort. Trifft ein Schallimpuls auf ein Objekt, wird er dort reflektiert und gelangt als Echo zurück zum Messgerät. Aus der Zeitspanne zwischen dem Aussenden des Schallimpulses und dem Empfang des Echosignals berechnen Ultraschallsensoren die Entfernung zum Objekt. Wird mit einem Ultraschallsensor die Windgeschwindigkeit bestimmt, spricht man auch vom Ultraschallanemometer.