Le mode d'action de l'ESWT  n'est pas encore pleinement élucidé et semble être le fruit d'une symbiose entre différents mécanismes, qui induisent des effets analgésiques à plus ou moins long terme, un remaniement tissulaire et une action directe sur les zones calcifiées. 

   
Concernant les appareils puissants, les caractéristiques de l'onde expliquent l'apparition d'une cavitation (implosion de bulles gazeuses) dans les liquides interstitiels : ce mécanisme produit des micro-dommages aux tissus, capables de relancer un processus de cicatrisation, lui-même responsable d'une partie de l'effet thérapeutique.

D'autres hypothèses ont été aussi proposées :
1. Les ondes de choc interviendraient sur le signal de douleur par effet direct sur les récepteurs des membranes cellulaires et en modifiant leur perméabilité.
2. Les ondes de choc auraient un effet antalgique par le biais du " gâte control system "  et par action sur l'arc réflexe de contrôle du tonus musculaire.
3. Les ondes de choc auraient un effet stimulant sur la circulation sanguine et un effet de néovascularisation  sur le secteur affecté ayant pour résultat une diminution de l'inflammation et de la douleur induite.
4.  Les ondes de choc changeraient l'environnement chimique entourant la cellule en formant des radicaux libres, intervenant sur la production de substances analgésiques.