La recuperación de zinc de lodos de polvo metalúrgico es un componente crucial en el uso de residuos sólidos como recurso en el proceso metalúrgico, y la lixiviación mejorada sinérgica de solventes eutécticos profundos y ultrasonido es un método eficiente para lograrlo con excelentes efectos económicos. La tasa de lixiviación de zinc se utiliza como el valor de respuesta en este estudio, junto con las cuatro condiciones del proceso: temperatura de lixiviación, tiempo de lixiviación, relación líquido-sólido y potencia ultrasónica. Al construir un modelo de regresión, se investiga la relación entre los diversos componentes de los parámetros, y luego se elige y confirma una estrategia de optimización. Los hallazgos indican que, para los parámetros de temperatura 40 grados C, potencia ultrasónica 90 W, relación líquido-sólido 7:1 g/L, velocidad de agitación 250 rpm y duración de lixiviación 80 min, el valor de predicción del modelo de regresión de la tasa de lixiviación de zinc es del 98.47%. La tasa promedio de lixiviación de zinc obtenida en los 3 experimentos de verificación paralela fue del 98.49%; la desviación del valor predicho por el modelo de regresión fue del 0.02%. Esto demostró que los resultados experimentales eran consistentes con los predichos por el modelo de regresión, los resultados experimentales eran confiables y dignos de confianza, y el esquema de optimización era razonable y preciso. En comparación con el método de lixiviación convencional (tasa de lixiviación: 91.61%), el método bajo ultrasonido aumentó la tasa de lixiviación de zinc en un 6.88%.