La comparsa di una valvola a sfera avvenne dopo la Seconda Guerra Mondiale. Sebbene l'invenzione di una valvola a sfera risalga all'inizio del XX secolo, questo brevetto strutturale non riuscì a completare la sua commercializzazione a causa di limitazioni nell'industria dei materiali e nell'industria delle lavorazioni meccaniche. DuPont negli Stati Uniti inventò un materiale plastico ad alto polimero, il politetrafluoroetilene (PTFE), fino al 1943. Questo tipo di materiale presenta i vantaggi di un'adeguata resistenza alla trazione e alla compressione, una certa elastoplasticità, buone proprietà autolubrificanti ed eccellente resistenza alla corrosione, che lo rendono molto adatto come materiale di tenuta e garantisce un effetto di tenuta molto affidabile. Inoltre, grazie allo sviluppo di rettificatrici per sfere, è possibile realizzare una sfera con elevata rotondità e buona finitura superficiale come elemento di chiusura di una valvola a sfera. Un nuovo tipo di valvola a passaggio pieno e corsa angolare di rotazione di 90° entra nel mercato delle valvole, suscitando grande interesse. I prodotti tradizionali come valvole di intercettazione, valvole a saracinesca, valvole a maschio e valvole a farfalla vengono gradualmente sostituiti dalle valvole a sfera, che sono ampiamente utilizzate, con diametri da piccoli a grandi, da bassa ad alta pressione, da temperatura normale ad alta temperatura, da alta a bassa temperatura. Attualmente, il diametro massimo delle valvole a sfera ha raggiunto i 60 pollici e la temperatura minima può raggiungere quella dell'idrogeno liquido -254 °C. La temperatura massima può raggiungere 850-900 °C. Tutte queste caratteristiche rendono le valvole a sfera adatte a tutti i tipi di fluidi, diventando 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 a perno.

Le valvole a sfera possono essere classificate in valvole a sfera con ingresso dall'alto e valvole a sfera con ingresso laterale. Le valvole a sfera con ingresso laterale possono anche essere suddivise in valvole a sfera monoblocco, valvole a sfera in due pezzi e valvole a sfera in tre pezzi in base alla struttura del corpo valvola. I corpi valvola delle valvole a sfera monoblocco sono integrali; le valvole a sfera in due pezzi sono costituite da corpi valvola principali e corpi valvola ausiliari, mentre le valvole a sfera in tre pezzi sono composte 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 a seconda del materiale di tenuta. I materiali di tenuta delle valvole a sfera a tenuta morbida sono materiali ad alto polimero come politetrafluoroetilene (PTFE), politetrafluoroetilene rinforzato e nylon, oltre alla gomma. I materiali di tenuta delle valvole a sfera a tenuta rigida sono metalli.