Les broyeurs à billes sont les broyeurs de laboratoire les plus performants lorsqu'il s'agit de fragmenter rapidement et par lot des échantillons mi-durs, mous, résistants, fibreux, sensibles à la température et humides à la granulométrie la plus fine. L'échantillon est fragmenté sous l'effet de l'impact et du frottement générés entre les billes de broyage et la paroi intérieure du bol de broyage ou du mortier.
Le broyage est possible par voie humide ou par voie sèche. Les broyeurs à billes sont des auxiliaires de laboratoire fiables pour les opérations de mélange et d'homogénéisation, mais ils ne sont pas adaptés à la fragmentation. Le bon fonctionnement est assuré par la variété des matériaux disponibles, qui permet d'éviter toute abrasion perturbatrice.