球形止回阀的阀瓣是包覆橡胶或工程塑料的球体，因此其密封性能可靠。球型止回阀根据其公称通径的大小，有单球和多球之分。其密封原理是：当开泵时，介质正向流动产生的介质压力推动球体运动，沿导柱离开阀座密封面，止回阀便开启，介质通过；当停泵时，介质反向流动的压力推动球体沿导柱滚到阀座密封面，关闭止回阀，靠工作介质的压力，使球体阀瓣和阀座密封面间产生一定的密封比压，保证止回阀的密封，达到阻止介质逆流的目的。由于球形止回阀的球体阀瓣和阀座密封面接触的面较窄，接近于线密封，因此只要球体的圆度高，易于达到密封。因为密封面窄，在相同的介质工作压力下，线密封比面密封的密封比压大，因此密封可靠。但球型止回阀的密封件球体包覆橡胶或工程塑料，因此工作温度受到材料的限制，一般介质工作温度在150℃以下。

由于无磨损球形止回阀可以采用单球密封和多球密封，因此公称尺寸可以做成很大，其范围在200～1200 mm之间。