Durch die mikroskopische Reibung direkt an den Kontaktflächen entsteht in Bruchteilen von Sekunden lokale Wärme. Die thermoplastischen Kunststoffe geraten in Bewegung, wodurch das Material gezielt in eine Schmelze überführt wird. Damit die eingebrachte Energie optimal genutzt wird, konstruiert man die Bauteile oft mit einem Energierichtungsgeber (ERG). Dieser ERG ist meist eine spitze Erhebung exakt an der Fügezone. Diese Struktur bündelt die mechanischen Schwingungen und leitet das Schmelzen extrem präzise ein. Neben dem ERG kommen je nach Anforderungen auch Nut-Feder-Verbindungen zum Einsatz. Bei dieser Konstruktion schmilzt die Feder durch die Reibung ab, und die entstehende Schmelze füllt die Nut nach und nach vollständig aus.
Nach dem Abschalten der Ultraschallwellen kühlt die Schmelze unter anhaltendem Druck ab. Die Teile sind nun dauerhaft verschweißt. Die exakte Einstellung von Amplitude, Druck und Zeit definiert dabei den gesamten Prozess und dadurch die finale Qualität der Schweißnaht. Oft müssen die Sonotroden passgenau für die jeweiligen Formteile gefertigt sein, um optimale Schweißergebnisse zu garantieren.