球磨機是由水平的筒體，進出料空心軸及磨頭等部分組成，筒體為長的圓筒，筒內裝有研磨體，筒體為鋼板制造，有鋼制襯板與筒體固定，研磨體一般為鋼制圓球，并按不同直徑和一定比例裝入筒中，研磨體也可用鋼段。根據研磨物料的粒度加以選擇，物料由球磨機進料端空心軸裝入筒體內，當球磨機筒體轉動時候，研磨體由于慣性和離心力作用，摩擦力的作用，使它附在筒體襯板上被筒體帶走，當被帶到一定的高度時候，由于其本身的重力作用而被拋落，下落的研磨體像拋射體一樣將筒體內的物料給擊碎。
物料由進料裝置經入料中空軸螺旋均勻地進入磨機第一倉，該倉內有階梯襯板或波紋襯板，內裝各種規格鋼球，筒體轉動產生離心力將鋼球帶到一定高度后落下，對物料產生重擊和研磨作用。物料在第一倉達到粗磨后，經單層隔倉板進入第二倉，該倉內鑲有平襯板，內有鋼球，將物料進一步研磨。粉狀物通過卸料箅板排出，完成粉磨作業。
筒體在回轉的過程中，研磨體也有滑落現象，在滑落過程中給物料以研磨作用，為了有效的利用研磨作用，對物料粒度較大的一般二十目磨細時候，把磨體筒體用隔倉板分隔為二段，即成為雙倉，物料進入第一倉時候被鋼球擊碎，物料進入第二倉時候，鋼段對物料進行研磨，磨細合格的物料從出料端空心軸排出，對進料顆粒小的物料進行磨細時候，如砂二號礦渣，粗粉煤灰，磨機筒體可不設隔板，成為一個單倉筒磨，研磨體也可以用鋼段。
原料通過空心軸頸給入空心圓筒進行磨碎，圓筒內裝有各種直徑的磨礦介質(鋼球、鋼棒或礫石等)。當圓筒繞水平軸線以一定的轉速回轉時，裝在筒內的介質和原料在離心力和摩擦力的作用下，隨著筒體達到一定的高度，當自身的重力大于離心力時，便脫離筒體內壁拋射下落或滾下，由于沖擊力而擊碎礦石。同時在磨機轉動過程中，磨礦介質相互間的滑動運動對原料也產生研磨作用。磨碎后的物料通過空心軸頸排出。