Kuulamylly on vaakasuora sylinteri, joka on osittain täytetty teräskuulilla (tai satunnaisesti muilla muodoilla), joka pyörii akselinsa ympäri antaen palloille pyörivän ja kaskadiliikkeen. Myllyn läpi syötetty materiaali murskataan iskun vaikutuksesta ja jauhetaan kuulien välisen hankauksen seurauksena.
Jauhatusaineet on yleensä valmistettu korkeakromiteräksestä. Pienemmät lajikkeet ovat toisinaan lieriömäisiä ("pebs") mieluummin kuin pallomaisia. On olemassa pyörimisnopeus ("kriittinen nopeus"), jolla myllyn sisältö yksinkertaisesti kulkee myllyn katon yli keskipakoistoiminnan vuoksi.
Kriittinen nopeus (rpm) saadaan seuraavasti:nC = 42.29/√d, missädon sisähalkaisija metreinä. Kuulamyllyt toimivat normaalisti noin 75 prosentilla kriittisestä nopeudesta, joten halkaisijaltaan 5 metriä oleva mylly pyörii noin 14 kierrosta minuutissa.
Mylly on yleensä jaettu vähintään kahteen kammioon (vaikka tämä riippuu syötteen koosta – telapuristimen sisältävät myllyt ovat enimmäkseen yksikammioisia), mikä mahdollistaa erikokoisten jauhatusaineiden käytön. Suuria palloja käytetään sisääntulossa klinkkerikyhmyjen murskaamiseen (jotka voivat olla halkaisijaltaan yli 25 mm). Pallon halkaisija on tässä 60-80 mm. Kaksikammioisessa myllyssä toisen kammion väliaineet ovat tyypillisesti välillä 15–40 mm, vaikka joskus kohdataan 5 mm:n väliaineita. Yleissääntönä on, että väliaineen koon on vastattava hiottavan materiaalin kokoa: suuret materiaalit eivät pysty tuottamaan valmiissa sementissä vaadittuja erittäin hienojakoisia hiukkasia, mutta pienet materiaalit eivät voi rikkoa suuria klinkkerihiukkasia. Aikoinaan käytettiin myllyjä, joissa oli jopa neljä kammiota ja mahdollistavat materiaalikokojen tiukan erottelun, mutta tämä on nykyään harvinaista. Vaihtoehtoja monikammioisille myllyille ovat:
paria myllyjä, jotka toimivat rinnakkain, ladattu erikokoisilla väliaineilla.
vaihtoehtoisen tekniikan käyttö (katso Roll-puristimet alla) klinkkerin murskaamiseksi ennen hienojauhamista kuulamyllyssä.
Myllyn läpi johdetaan ilmavirta. Tämä auttaa pitämään myllyn viileänä ja pyyhkäisee pois haihtunutta kosteutta, joka muuten aiheuttaisi kosteutta ja häiritsisi materiaalin virtausta. Pölyinen poistoilma puhdistetaan, yleensäpussisuodattimet.
