Ultrazvučni mjerači protoka mjere vodu ili druge tekućine, a u nekim slučajevima i plinove, koji teče kroz cijevi. Ovi mjerači mogu mjeriti i brzinu i volumetrijski protok tekućine. Jednostavni su za korištenje jer, za razliku od većine tipova mjerača, ultrazvučni mjerači protoka se pričvršćuju na cijevi, a ne ugrađuju se u njih, tako da protok ne mora biti prekinut da bi se jedan ugradio.
Postoje dvije glavne vrste ultrazvučnih mjerača protoka — mjerači protoka za vrijeme prolaska i Doppler mjerači protoka. Obje vrste se spajaju na vanjsku stranu cijevi, ali se razlikuju po metodi mjerenja protoka, a svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke. Mjerači protoka za vrijeme prolaska bolje rade za čiste tekućine koje nemaju mnogo mjehurića zraka ili čvrstih čestica. Doppler mjerači protoka, nasuprot tome, zahtijevaju da tekućina ima mjehuriće ili čestice u sebi kako bi izmjerila protok, ali također zahtijevaju da se tekućina kreće određenom brzinom ili iznad.
Ultrazvučni mjerači protoka s prolaznim vremenom, koji se također nazivaju prijenosni mjerači protoka, koriste princip koji se naziva fazni pomak. Dvije sonde, koje i šalju i primaju ultrazvučne energetske zrake, smještene su na određenoj udaljenosti jedna od druge na cijevi. Mjerač mjeri količinu vremena potrebnog energiji da putuje u svakom smjeru i pronalazi razliku između ta dva vremena. Ova razlika je izravno proporcionalna brzini tekućine, koju izračunava mjerač protoka pri svakom mjerenju.
Doppler ultrazvučni mjerači protoka koriste Dopplerov efekt, koji kaže da frekvencija zvučnih valova ovisi o tome kako se kreću i izvor i promatrač zvuka. Poput mjerača vremena prolaska, Doppler varijante koriste dvije sonde, ali jedna pretvarač samo šalje, a druga samo prima. Pretvornik za slanje šalje ultrazvučne energetske zrake, a čestice ili mjehurići u tekućini uzrokuju promjenu frekvencije zraka. Taj pomak frekvencije mjeri prijemni pretvarač, a proporcionalan je brzini tekućine.
Ultrazvučni mjerači protoka su svestrani jer mogu mjeriti protok nekoliko različitih tekućina, uključujući ne samo vodu već i kanalizacijsku vodu, ulja i tekućine koje se proizvode industrijskim procesima. Ovi mjerači se najčešće koriste za mjerenje protoka u cijevima, ali se mogu koristiti i za mjerenje u otvorenim kanalima. To se radi mjerenjem razine vode u kanalu, koja se zatim može povezati s volumetrijskim protokom.