شیر توپی پنوماتیکی از یک محرک پنوماتیک و یک شیر توپی تشکیل شده است. محرک پنوماتیکی به دو دسته و تک عملکرد تقسیم می شود. محرک پنوماتیک دو عملکرد دارای قفسه دنده، پیستون، شفت خروجی، حلقه آب بندی و سایر قطعات است. شیر توپی و شیر توپی یک شیر توپی پنوماتیک دو اثره را تشکیل می دهند. پس از روشن شدن هوای فشرده، فشار هوا پیستون سیلندر را به حرکت وا می دارد و شفت خروجی 90 درجه سانتی گراد می چرخد ​​و شیر توپی باز یا بسته می شود. هنگامی که جریان هوا قطع می شود، فشاری در سیلندر وجود ندارد، شفت خروجی از چرخش باز می ایستد و شیر توپی در حالت باز یا بسته باقی می ماند. تنها پس از روشن شدن مجدد منبع گاز، عمل از سر گرفته می شود، بنابراین برای شیر توپی پنوماتیک دو اثره، تفاوتی بین نوع باز معمولی و نوع بسته معمولی وجود ندارد.

محرک های پنوماتیکی و شیرهای توپی تک اثره یک شیر توپی پنوماتیکی تک اثره را تشکیل می دهند. تفاوت بین محرک تک کاره و محرک دو کاره این است که در داخل آن فنر برگشتی وجود دارد و در محرک پنوماتیکی دو کاره فنر برگشتی وجود ندارد. هنگامی که منبع هوا روشن است، شفت خروجی شیر توپی را به سمت باز یا بسته شدن هدایت می کند. پس از قطع منبع هوا، توسط درایو فنری تنظیم مجدد می شود و شفت خروجی شیر توپی را به سمت بسته یا باز کردن هدایت می کند.

پس از جدا شدن شیر توپی پنوماتیک معمولی از منبع هوا، شیر توپی باز می شود. پس از روشن شدن منبع هوا، دریچه توپ بسته می شود. هنگامی که شیر توپی پنوماتیک بسته معمولی از منبع هوا جدا می شود، شیر توپی بسته می شود. پس از روشن شدن منبع هوا، شیر توپی باز می شود. فقط شیرهای توپی پنوماتیک تک اثره بین باز و بسته معمولی تمایز قائل می شوند.

انتخاب شیر توپی پنوماتیک معمولی باز و شیر توپی پنوماتیکی بسته به طور عمده ایمنی تولید خط لوله و تجهیزات فرآیند را در نظر می گیرد. هنگامی که منبع گاز از کار می افتد، خط لوله شیر توپی پنوماتیک باز یا بسته می شود و تاثیر ایمنی روی سیستم متفاوت است، بنابراین حالت های باز و معمول بسته شیر توپی پنوماتیک باید با توجه به وضعیت واقعی انتخاب شوند.