O ultrassom convencional opera emitindo ondas sonoras de alta frequência por meio de um transdutor, que também capta os ecos refletidos pelos tecidos. O tempo que esses ecos levam para retornar permite determinar a posição e a densidade das estruturas internas. Esses sinais são processados por um computador, que gera imagens em tempo real, possibilitando a visualização de órgãos e tecidos de forma segura e não invasiva.
Já a tomografia fotoacústica combina luz e ultrassom. Pulsos de laser iluminam o tecido e são absorvidos por estruturas como vasos sanguíneos, provocando um aquecimento rápido que gera expansão térmica e, consequentemente, ondas ultrassônicas. Essas ondas são captadas por transdutores e convertidas em imagens por um computador, permitindo visualizar tanto a anatomia quanto informações funcionais, como a presença de sangue ou tumores, com alta resolução.