Una sfera universale è generalmente costituita da una sfera sferica e da un alloggiamento corrispondente, che consente alla sfera di eseguire un movimento rotatorio completo-all'interno dell'alloggiamento. Il suo principio di funzionamento si basa su una combinazione di trasmissione per attrito e un meccanismo di vincolo: la trasmissione per attrito facilita la rotazione regolare attraverso la forza di attrito generata nell'interfaccia di contatto tra la sfera e l'alloggiamento; il meccanismo di vincolo, caratterizzato da strutture di limitazione specializzate all'interno dell'alloggiamento, limita il movimento della sfera a un intervallo designato, impedendone così lo spostamento.
Per ottenere prestazioni a basso-attrito e carico elevato-, alcuni prodotti impiegano design e processi di produzione specifici-come l'uso di materiali come l'acciaio per cuscinetti 52100 ad alto-carbonio-cromo combinato con tecniche di rettifica di precisione-per ottenere una finitura superficiale sferica inferiore o uguale a 0,2 μm e mantenere un coefficiente di attrito stabile compreso tra 0,01 e 0,03.
Nel caso delle sfere universali per carichi pesanti, i cambi di direzione sono facilitati dal movimento relativo tra gli elementi volventi interni (sfere o rulli) e l'alloggiamento esterno; quando sottoposti ad una forza esterna, questi elementi volventi si spostano lungo le loro piste, portando l'intero assieme a ruotare e provocando così un cambio di direzione.