As válvulas de esfera, ao contrário dos tipos de válvulas anteriormente referidos, utilizam uma ação de abertura e fecho. Além disso, graças a uma lava específica, realiza uma rotação limitada a um ângulo de 90°. As válvulas de esfera podem ser operadas com atuadores pneumáticos ou com motores elétricos concebidos especificamente para esta tarefa, capazes de completar um quarto de volta: neste caso, as válvulas de esfera serão concebidas para acomodar os atuadores, sendo, por isso, construídas com uma flange ISO 5211.
Estes componentes podem ser feitos de diferentes materiais, dependendo da utilização a que a válvula se destinará. Podemos, assim, encontrar no mercado válvulas de esfera em latão, bronze, ferro fundido cinzento, aço carbono ou aço inoxidável 316. Relativamente às ligações, encontramos ligações roscadas a gás standard ISO 228, ligações roscadas NPT, ligações flangeadas PN16-PN25-PN40. Além disso, apenas nas válvulas com materiais de aço carbono e aço inoxidável 304/316, podem ser utilizadas ligações soldadas por encaixe SW e ligações soldadas por topo BW. As válvulas de esfera são geralmente escolhidas pela sua passagem livre com abertura total, considerando este dado directamente proporcional ao seu DN (se o DN fosse 25 o furo da esfera teria um diâmetro de 25 mm), sem qualquer oposição que produzisse perda de pressão. As válvulas de esfera têm normalmente uma função de duas, três ou quatro vias. A esfera em particular pode ser perfurada em forma de L, T ou cruz, sendo que esta última solução permite uma função desviante.