球磨机主要由圆柱形筒体、端盖、轴承和传动大齿圈等部件组成，筒体内装入直径为25-150mm的钢球或钢棒，称为磨介，其装入量为整个筒体有较容积的25%-50%。筒体两端有端盖，端盖利用螺钉与筒体端部法兰相连接，端盖的中部有孔，称为中空轴颈，中空轴颈支承在轴承上，筒体可以转动。筒体上还固定有大齿轮圈4。在驱动系统中，电动机通过联轴器、减速器和小齿轮带动大齿轮圈和筒体，缓缓转动。当筒体转动时，磨介随筒上升至一定高度，然后呈抛物线落下或泻落而下。         由于端盖上有中空轴颈，物料从左方的中空轴颈给入筒体，并逐渐向右方扩散移动，当物料自左向右的移动过程中，旋转筒体将钢球带至一定高度而落下将物料击碎，而一部分钢球在筒体成泻落状态对物料有研磨作用，整个移动过程也是物料的粉碎过程。
        由于筒体的旋转和磨介的运动，物料逐渐向右方扩散，后从右方的中空轴颈溢流排出，该类型的球磨机称为溢流型球磨机。

        另一种球磨机在右端（排料端）安设有格子板，格子板由若干块扇形箅孔板组成，扇形板上的箅孔宽度为7-20mm，一般以7-8mm为宜，物料可以通过箅孔进入格子板与端盖之间的空间内，然后由举板，将物料向上提升，物料延着举板滑落经过锥形块面向右至中空轴颈，再由中空轴颈排出机外。

        第三种方式是采用风力排料，物料从给料口进入球磨机，随着磨机回转，磨机内磨介（钢球）对物料进行冲击与研磨，物料从磨机的左端（进口）逐惭向右端移动，在移动过程也即物料的破碎、粉磨过程。在球磨机的出口端与风管相连接，在管路系统中串接着选粉机、旋风分离器、除尘器及风机的进口。当风力系统开车时，球磨机机体内也处于低负压操作。当磨细的物料随着磨机的转动成松散状，并随着风力从出料口进入管道系统，由选粉器将粗颗粒分离后再送入球磨机进口，细粉由分离器分离回收，气体由风机排入大气。

        当钢球的充填率（全部钢球的容积占筒体内部容积的百分数）占40%-50%，球磨机以不同转速回转时，筒体内的磨介可 能出现三种基本运动状态。种情况转速太高，离心力使钢球随着筒体一起旋转，整个钢球形成紧贴筒体内壁的一个圆环，称为“周转状态”，磨介对物料起不到冲击和研磨作用。第二种情况转速太慢，物料和磨介沿磨机旋转才升高至40°-50°（在升高期间各层之间也有相对滑动，称滑落），当磨介和物料与筒体的摩擦力等于动摩擦角时，摩介和物料就下滑，称为“泻落状态”。对物料有研磨作用，但对物料没有冲击作用，因而使粉磨效率差。第三种情况磨机转速比较适中。磨介随筒体提升到一定高度后，离开圆形轨道而沿抛物钱轨迹是自由落体下落，称为“抛落状态”，沿抛物线轨迹下落的钢球，对筒体下部的钢球或筒体衬板产生冲击和研磨作用，使物料粉碎。