原料通过空心轴颈给入空心圆筒进行磨碎，圆筒内装有各种直径的磨矿介质(锆珠、钢球、钢棒或砾石等)。当圆筒绕水平轴线以一定的转速回转时，装在筒内的介质和原料在离心力和摩擦力的作用下，随着筒体达到一定的高度，当自身的重力大于离心力时，便脱离筒体内壁抛射下落或滚下，由于冲击力而击碎矿石。同时在磨机转动过程中，磨矿介质相互间的滑动运动对原料也产生研磨作用。磨碎后的物料通过空心轴颈排出。
磨珠的大小决定了磨珠和材料之间的接触点的数量。相同体积的小尺寸磨珠接触点越多，理论研磨效率越高，但这不是的。当研磨具有相对大的初始颗粒的材料时，例如100微米的浆料，较小的珠子可能没有用，因为珠子的脉冲不能达到足够的研磨和分散的能量，并且应该使用较大的珠子。对于相同的材料，磨损率与研磨介质的表面光洁度成正比，因此要求研磨介质的表面光滑以减少磨损率。当研磨和研磨材料时，磨珠也会有一定程度的磨损，磨珠材料与浆料混合难以分离，影响产品质量，所以一般来说，磨珠表面越光滑越好。
纳米颗粒制备常用的方法是纳米砂磨机，它是大量制备纳米晶粉末的较经济的方法，不少科学研究表明，属、端际固溶体和金属间化合物可以通过纳米砂磨机制成纳米颗粒，颗粒尺寸决定于球磨条件和材料成分。由于所制备的产品粒度很细，故研磨介质的直径也很小，如采用1mm的介质磨球，可产生l-2um的超细颗粒，用回转磨则可制备粒度为0.2-1um的Al2O3超微颗粒。又如Ti-10％Cu(原子比)经纳米砂磨机合金化后形成6-8nm的颗粒，由于Cu在晶界的偏析，阻碍了颗粒成长，使得该纳米晶粒非常稳定。除球磨机跟纳米砂磨机外，还有其他磨冲机也可用于超细颗粒的制备，如胶体磨、气流磨等。
