La comparsa delle valvole a sfera risale al periodo successivo alla Seconda Guerra Mondiale. Sebbene l'invenzione di una valvola a sfera risalga agli inizi del XX secolo, il brevetto strutturale non riuscì a completare la commercializzazione a causa di limitazioni nell'industria dei materiali e nella lavorazione meccanica. Nel 1943, la DuPont, negli Stati Uniti, inventò un materiale plastico ad alto polimero, il politetrafluoroetilene (PTFE). Questo materiale presenta vantaggi quali un'elevata resistenza alla trazione e alla compressione, una certa elastoplasticità, buone proprietà autolubrificanti e un'eccellente resistenza alla corrosione, risultando molto adatto come materiale di tenuta e garantendo un effetto di tenuta molto affidabile. Inoltre, grazie allo sviluppo di macchine per la rettifica delle sfere, fu possibile produrre sfere con elevata rotondità e buona finitura superficiale, da utilizzare come elemento di chiusura della valvola. Un nuovo tipo di valvola, con passaggio totale e rotazione angolare di 90°, fece il suo ingresso sul mercato, suscitando grande interesse. Le valvole tradizionali, come le valvole di intercettazione, le valvole a saracinesca, le valvole a otturatore e le valvole a farfalla, vengono gradualmente sostituite dalle valvole a sfera, che trovano ampio impiego in diverse applicazioni, dai piccoli ai grandi diametri, dalle basse alle alte pressioni, dalle temperature normali alle alte temperature e viceversa. Attualmente, il diametro massimo di una valvola a sfera ha raggiunto i 60 pollici, mentre la temperatura minima raggiungibile è quella dell'idrogeno liquido (-254 °C) e la temperatura massima può variare da 850 a 900 °C. Tutte queste caratteristiche rendono le valvole a sfera adatte a una vasta gamma di fluidi, confermandole come la tipologia di valvola più promettente.

In base alla struttura, le valvole a sfera possono essere suddivise in valvole a sfera flottanti e valvole a sfera con perno.

Le valvole a sfera possono essere classificate in valvole a sfera con ingresso superiore e valvole a sfera con ingresso laterale. Le valvole a sfera con ingresso laterale possono a loro volta essere suddivise in valvole a sfera monoblocco, valvole a sfera a due pezzi e valvole a sfera a tre pezzi, a seconda della struttura del corpo valvola. Nelle valvole a sfera monoblocco, il corpo valvola è un pezzo unico; nelle valvole a sfera a due pezzi è costituito da un corpo valvola principale e da corpi valvola ausiliari, mentre nelle valvole a sfera a tre pezzi è composto da un corpo valvola principale e due corpi valvola ausiliari.

Le valvole a sfera possono essere classificate in valvole a sfera a tenuta morbida e valvole a sfera a tenuta rigida in base al materiale di tenuta. I materiali di tenuta delle valvole a sfera a tenuta morbida sono polimeri come il politetrafluoroetilene (PTFE), il politetrafluoroetilene rinforzato e il nylon, oltre alla gomma. I materiali di tenuta delle valvole a sfera a tenuta rigida sono i metalli.