Una válvula de bola consta de una bola hueca giratoria colocada en el centro de un vástago. Gracias al movimiento de rotación del vástago, esta bola gira 90° grados dentro del cuerpo de la válvula, proporcionando control del flujo.
Las válvulas de bola son fiables y robustas. Aunque permanezcan en la misma posición durante mucho tiempo, pueden cumplir su función de forma segura. También permiten cambios frecuentes en la posición del vástago. Sin embargo, su uso previsto es generalmente completamente abierta o completamente cerrada. Fuera de las posiciones totalmente abierta o totalmente cerrada, su control del flujo es deficiente. Por ello, no se recomienda su uso como válvulas de control.
Las válvulas de bola pueden ser fabricadas por muchas marcas en diversas construcciones de material —metal, plástico, cerámica— para presiones de hasta 1000 bar y temperaturas de hasta 400 °C. Sin embargo, cuando las válvulas de bola se utilizan con fines de control, el fluido queda atrapado con frecuencia entre el cuerpo y la bola. En clima frío, esta agua atrapada se expande dentro de la bola y el cuerpo de la válvula, provocando grietas o daños en la válvula. Se trata de una desventaja importante; si una válvula de bola va a utilizarse en entornos donde la temperatura del aire desciende por debajo de 0 °C, debe utilizarse una válvula resistente al frío (tipo frozen/freeze-proof).
Para fluidos criogénicos, o productos que podrían expandirse dentro de la bola, se dispone de un orificio de venteo en el lado aguas arriba de la válvula.
Uno de los problemas más críticos en el uso de válvulas de bola es la contaminación. Especialmente cuando las válvulas se utilizan en plantas de agua potable o alimentarias, el agua acumulada entre el cuerpo de la válvula y la bola puede provocar la formación de bacterias o la contaminación cruzada al utilizar fluidos diferentes. Esto perjudica, en primer lugar, la salud humana y, después, la calidad de la producción. Para evitar esta acumulación, las cavidades formadas entre la bola y el cuerpo se cierran extendiendo las superficies sobre las que se asienta la bola.
Este tipo de válvula se denomina válvula de bola sin cavidad "Cavity Filler Ball Valve", y las juntas y los materiales de las válvulas utilizadas en aplicaciones alimentarias o de agua potable deben ser aptos para el uso alimentario y la salud humana.
