Kuleventiler har utviklet seg fra pluggventiler. Den har samme 90 graders rotasjonsløftevirkning, men forskjellen er at plugglegemet er en kule med et sirkulært gjennomgående hull eller kanal som går gjennom sin akse. Forholdet mellom sfæren og kanalen bør være slik at når sfæren roterer 90 grader, skal det hele virke sfærisk ved innløp og utløp, og dermed kutte strømmen.
Kuleventiler kan lukkes tett med kun 90 graders rotasjon og et lite dreiemoment. Det helt like ventilhuset gir en liten motstand og rett strømningsbane for mediet. Det antas generelt at kuleventiler er best egnet for direkte åpning og lukking, men nyere utvikling har designet kuleventiler for å ha strupe- og strømningskontrollfunksjoner. Hovedkarakteristikken til kuleventiler er deres kompakte struktur, enkle betjening og vedlikehold, egnet for generelle arbeidsmedier som vann, løsemidler, syrer og naturgass, og også egnet for tøffe arbeidsforhold som oksygen, hydrogenperoksid, metan og etylen. Ventilhuset til en kuleventil kan være integrert eller modulært.
