شیر توپی دستی دو تکه عمدتاً از بدنه شیر، توپ، ساقه شیر، حلقه آب‌بندی و سایر اجزا تشکیل شده است. بدنه شیر به دو قسمت تقسیم می‌شود که توسط پیچ و سایر اتصالات به هم متصل می‌شوند تا یک کانال شیر کامل را تشکیل دهند. توپ در داخل بدنه شیر قرار دارد و باز و بسته شدن توپ توسط چرخش ساقه شیر کنترل می‌شود تا جریان و قطع شدن سیال حاصل شود.

اصل کار شیر توپی دستی دو تکه، باز یا مسدود کردن جریان شیر با چرخاندن ساقه شیر است. به طور خاص، هنگامی که ساقه می‌چرخد، گوی نیز همراه آن می‌چرخد. در وضعیت بسته، گوی توسط فشار مکانیکی ساقه به نشیمنگاه فشرده می‌شود و یک آب‌بندی ایجاد می‌کند. هنگامی که لازم است شیر باز شود، ساقه را بچرخانید تا گوی از نشیمنگاه جدا شود و سیال بتواند از شیر عبور کند. برعکس، هنگامی که شیر نیاز به بسته شدن دارد، ساقه شیر در حال چرخش باعث می‌شود گوی دوباره به شدت روی نشیمنگاه فشار وارد کند و جریان سیال را قطع کند.