手动球阀特征为物流无阻碍的直线通过型，产生的阻力降极少。阀体形状可以是各种各样的，但最常见的是剖开型阀体（参见图3.4），侧面进口的整体阀体（图3.5）或顶部入口的整体阀体（图3.6）。阀体设计的确定因素是在阀体内部安装球体的复杂性。剖开型阀体的拆卸和再装配式最容易的，但它呢能存在带有附加接头的问题，此接头可受管线影响以及存在另一个潜在的泄漏通道。球阀的面对面尺寸按ANSI标准B16.10规定，但某些压力等级或制造商专门设计的，可采用闸阀面对面标准。面对面尺寸一般采用短的模式（ANSI 150级）或长的模式（较高的压力等级）。最常用的手动球阀断面连接时整体法兰连接。

根据内部阀体设计，球体本身可以为圆形也可以为圆锥形。球体的物流通过口，自发提入口处开始缩小面积，约为近似于75%阀体入口全面积。当需要较小压力降时，例如用于开-关操作，或使用清洗较以清刷管线内径或防止管线内的节流流动，则可使用全面积开口。与旋塞阀的阀杆为阀芯整体的一部分不同，手动球阀的球体和阀杆是分开的。球体顶部带有机加工或铸造成的键槽，一机加工的键打入此键槽和阀杆底部的配合处。虽然球阀的开口正常为全面积的或缩小面积的圆形流动通道，但也可采用有特征的球体（图3.7），它带有球状入口以提供正确的物流到位的流动特性关系。为消灭死点也可用C形球体（图3.8）。

       当两个圆形阀座固定在球体上游和下游两侧时，通常叫做双阀座。双阀座设计成要适应球体密封表面。在中等压力降和使用弹性体阀座材料时，双阀座球阀是可以得到吹泡严密的关闭。几种其他阀座布置体不与阀杆固定，并允许通过键槽有某些自由运动。对于浮球，上游的流体压力通过推动球体朝向候补或下游阀座而有助于密封。另一种阀座结构涉及浮动阀座，此处球体被固定（叫做耳轴固定球体）在两个支点，工艺压力将上游阀座推向球体密封表面。此阀座也可在组装过程中，使用具有弹簧作用阀座被预加应力。在阀体安装之后，此结构向耳轴安装球体连续施加压力，同时顶部工件也向整个闭合元件施加负荷。
       大多数阀座是由PTFE制造的，它提供色的吹泡严密的密封和包括大多数常用工况的温度范围。丁钠橡胶-N和尼龙材料也被采用，但可能被压力范围和工艺相容性所限制。对较高温度可采用金属阀座和碳基材料，但通常泄漏率较高。
       对球阀结构，其阀杆通常用一个填料压紧盖和压盖法兰对填料环施加压力而密封的。对于剖开阀体和两侧入口的阀体，阀杆是通过阀体安装的，而填料安装在阀体上方。因为用键固定了槽，球体能被转动，因此键和槽与流动通道平行，并允许球体自侧端进口及阀杆与杆键相关。
对于顶部进入的球阀，它使用耳轴安装球体和弹簧负荷阀座，其球体既可是整体的，也可是下立柱分离的，该立柱位于阀体底部。阀座放置于球体两侧并整体放入阀体。由阀盖帽、填料盒、压盖法兰及独立的阀杆组成的顶部工件安装在球体的上方。当拧紧阀盖帽螺栓时，其产生的压力压向阀座。阀盖帽和阀体之间的连接点用垫片密封。
        除去PTFE之外，衬里亦可采用PVDF、PVDC、聚乙烯和聚丙烯。由于工况的腐蚀特性，衬里的球阀在其阀体外表面上应涂以耐腐蚀性涂层。虽然衬里阀门比正常的阀门的费用较贵，但它们比采用耐腐蚀金属的阀门则明显地便宜。衬里阀的一个缺点是塑料对塑料密封提供的挤出扭矩较高于金属对弹性体的密封。
       为保证1/4旋转运动不会超出或不足阀的行程，使用了止动环。止动环机构使搬手或手杆仅能旋转90°。