บอลวาล์วประกอบด้วยลูกบอลกลวงที่หมุนได้ซึ่งติดตั้งอยู่ตรงกลางก้านวาล์ว เมื่อก้านวาล์วหมุน ลูกบอลจะหมุน 90° ภายในตัววาล์วเพื่อควบคุมการไหลของของไหล
บอลวาล์วมีความน่าเชื่อถือและแข็งแรงทนทาน สามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยแม้จะอยู่ในตำแหน่งเดิมเป็นเวลานาน และยังรองรับการเปลี่ยนตำแหน่งก้านวาล์วได้บ่อยครั้ง อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปจะใช้งานในตำแหน่งเปิดสุดหรือปิดสุดเท่านั้น การควบคุมการไหลในตำแหน่งอื่นนอกเหนือจากเปิดสุดหรือปิดสุดทำได้ไม่ดีนัก จึงไม่แนะนำให้ใช้เป็นวาล์วปรับอัตราการไหล
ผู้ผลิตหลายรายสามารถผลิตบอลวาล์วที่รองรับแรงดันได้ถึง 1000 bar และอุณหภูมิถึง 400 °C จากวัสดุหลากหลาย เช่น โลหะ พลาสติก และเซรามิก อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้บอลวาล์วในการปรับอัตราการไหล ของไหลมักจะติดค้างอยู่ระหว่างตัววาล์วกับลูกบอล ในสภาพอากาศหนาวเย็น น้ำที่สะสมอยู่นี้จะขยายตัวภายในลูกบอลและตัววาล์ว ทำให้วาล์วแตกร้าวหรือเสียหาย ซึ่งเป็นข้อเสียสำคัญ หากจะใช้บอลวาล์วในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 °C จำเป็นต้องใช้วาล์วชนิดทนความเย็นจัด (Freeze-proof Type)
สำหรับของไหลอุณหภูมิต่ำยิ่งยวด (Cryogenic) หรือของไหลที่อาจขยายตัวภายในลูกบอล จะมีรูระบายอยู่ทางด้านต้นน้ำ (Upstream) ของวาล์ว
ปัญหาที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งในการใช้บอลวาล์วคือการปนเปื้อน โดยเฉพาะเมื่อใช้วาล์วในระบบน้ำดื่มหรือโรงงานอาหาร น้ำที่สะสมระหว่างตัววาล์วกับลูกบอลอาจทำให้เกิดแบคทีเรีย หรือทำให้ของไหลต่างชนิดผสมกันระหว่างการใช้งาน ซึ่งส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์เป็นอันดับแรก และต่อคุณภาพการผลิตตามมา เพื่อป้องกันการสะสมนี้ จึงปิดช่องว่างระหว่างลูกบอลกับตัววาล์วด้วยการขยายพื้นผิวบ่าวาล์วที่ลูกบอลวางอยู่
วาล์วประเภทนี้เรียกว่า “Cavity Filler Ball Valve” ซึ่งเป็นแบบไม่มีช่องว่าง และสำหรับงานอาหารหรือน้ำดื่ม ปะเก็นและวัสดุของวาล์วต้องเหมาะสมกับอาหารและปลอดภัยต่อสุขภาพของมนุษย์
