心房細動の超音波所見は、E-E間隔が絶対的に不等間隔であること、Aピークが消失していること、左房が拡大していることである。 具体的な所見には個人差がある。
1.E-E間隔が絶対的に不等間隔である：Mモード超音波検査において、E-E間隔が絶対的に不等間隔である。これは主に心房細動出現後の心拍リズムが絶対的に不規則であるため、Mモード超音波検査においてE-E間隔が絶対的に不等間隔となる。
2.ピークAの消失：パルスドップラーにおけるピークAの消失は心房細動の非常に強い証拠であり、右心房の収縮機能が失われつつあることを示す。
3.左心房の拡大：心臓像で左心房が拡大しているのがわかる。 左心房の拡大は、心房細動が薬物で回復するのが非常に困難であることを示している。 また、左心耳壁の血栓を伴うこともある。
心房細動の診断において心臓超音波検査は特異的ではないので、診断を確定するために心電図検査を受けることが勧められる。