Leur caractéristique principale est la polyvalence : les valves à bille pour l'eau sont parmi les plus utilisées dans les systèmes hydrauliques - par exemple dans les robinets domestiques - mais on trouve aussi des valves à bille dans diverses applications industrielles où circulent de l'air, de l'eau ou d'autres liquides. En général, pour arrêter le flux d'un fluide ou isoler des parties d'un système, ce type de valve utilise un obturateur de forme sphérique doté d'une cavité cylindrique coaxiale au flux. Une rotation de l'obturateur de 90°, à l'aide du levier de commande, permet l'ouverture et la fermeture de la valve.
Le mécanisme de l'obturateur à bille nécessite une adhérence parfaite à la siège d'étanchéité, c'est-à-dire un contact optimal entre la bille et les joints situés sur le corps de la valve. Les joints sont deux anneaux en matériau plastique, par exemple en téflon, qui garantit une excellente résistance à la température et au contact avec des substances chimiques.
Les valves à bille peuvent être à passage intégral, lorsque le diamètre du trou de l'obturateur correspond à celui du tuyau, ou à passage réduit. Le passage total est l'un des points forts de ces valves, ainsi que la rapidité d'ouverture et de fermeture. Les valves à bille avec obturateur en laiton sont utilisées pour les basses pressions, celles en acier inoxydable 316 sont idéales pour les hautes pressions et les liquides agressifs.