全焊接球阀按照结构形式可分为三种，其工作原理各不相同。主要包含全焊接浮动式球阀、全焊接固定式球阀、以及全焊接弹性球阀。
全焊接浮动式球阀的阀球是浮动的，在介质压力作用下，阀球能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封。浮动球阀结构简单，密封性好，但阀球承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈，因此要考虑密封圈材料能否经受住球体介质的工作载荷，在受到较高压力冲击时，球体可能会发生偏移。这种结构，常用于中低压球阀。近年来出现的油封球阀属于浮动球阀的一种，选择在密封面注入特殊的润滑油，增加密封性，减少操作扭矩，以适用更大口径的球阀。
全焊接固定式球阀的阀球是固定的，受压后不产生移动。固定球阀都带有浮动阀座，受介质压力后，阀座产生移动，使密封圈紧压在球体上，以保证密封。通常在球体的上、下转轴装有轴承，操作的转动力矩小，常用于高压和大口径的阀门。当需要控制流量时所采用的V型球阀属于固定球阀的一种，它是单阀座密封球阀，具有很好的调节性能，它的V型切口与金属阀座之间具有剪切作用。
全焊接弹性球阀又称为轨道球阀，它的球体是弹性的。球体和阀座密封圈都采用金属材料制造，垫片的密封比压很大，依靠介质本身的压力已达不到密封的要求，必须施加外力。这种阀门适用于高温高压介质。弹性球体是在球体内壁的下端开一条弹性槽，而获得弹性。当关闭通道时，用阀杆的楔形头，使球体涨开与阀座压紧达到密封。在转动球体之前先松开楔形头，球体随之恢复原形，使球体与阀座之间出现很小的间隙，可以减少密封面的摩擦和操作扭矩。
