A válvula esfera recebe esse nome devido ao seu obturador em forma esférica, com um furo central (passagem) que permite a circulação do fluido quando alinhado à tubulação. Quando a válvula está totalmente aberta, o fluido passa livremente pelo orifício da esfera; ao ser fechada, a esfera gira 90° e o furo se posiciona perpendicular ao fluxo, bloqueando completamente a passagem.

Trata-se da melhor opção para aplicações que exigem abertura ou fechamento rápido, devido à sua operação simples e ágil, normalmente feita por alavanca. Além disso, proporciona excelente estanqueidade, mesmo sob altas pressões, e possui perda de carga muito baixa, especialmente nas versões de passagem total, onde o diâmetro interno é igual ao da tubulação.

No entanto, a válvula esfera não é indicada para controle ou regulagem de fluxo, pois o formato esférico do obturador não permite ajuste gradual preciso do fluido, podendo causar cavitação ou desgaste prematuro em regimes parciais de abertura.

As válvulas esfera são geralmente fabricadas de acordo com a norma BS 5351 e testadas conforme as normas BS 6755 ou API 598. Estão disponíveis nas versões de passagem total ou passagem reduzida e são normalmente operadas por alavanca manual. Para aplicações especiais ou de grande porte, podem ser fornecidas com operadores por engrenagem (gear box), sob solicitação do cliente.