先端に金属またはセラミックス（ごく一部「ボールぺんてる」のように樹脂のものも存在する）の極小の球（ボール）がはめ込まれており、このボールが筆記される面で回転することにより、ボールの裏側にある細い管に収められたインクが筆先表面に送られて、線を描けるペンの一種。この一連の機構がユニット化されたものをリフィル（レフィル）と呼び、ペン軸の内部に収めて使用する。
ボールペンには、太さ、色、インクの特性、ペン先の出し方などにより多くの種類が存在する。ペン先の出し方によって大別すると、ペン先を覆うキャップを取り外すキャップ式、後部のボタンを押すことでペン先を繰り出すノック式、軸をひねって回転させることでペン先を繰り出すツイスト式(回転式)がある。いわゆる多色ボールペンやシャープペンシルの機能を併せ持ったもののようにノック部が複数あるものは複数ノック式という。
ボールペンは安価に作れるため、企業の広告宣伝用に企業のロゴを軸にプリントしたものが配布されることもある。
ボールペンの欠点としては、凹凸面があるとボールがうまく回転せず、筆記した線が湾曲してしまう点、長期間の放置に弱い点、線に強弱をつけるのが難しい点などがある。
ボールペンのインク（油性、ゲル）は粘度が高いため、リフィル内に気泡（切れ）が生じると先端にインクが回らなくなり使用不能に陥る。これは上向き筆記や洗濯機に誤って入れることが原因で生じる。また塗工紙への寝かせ書きなどが原因で異物がペン先に入り込み書けなくなることもある。書けなくなったボールペンの回復方法として、俗にペン先を炙ったり、お湯に浸けたり、振り回すなどの対処法が示されることがよくあるが、メーカーによればこれらの効果は期待できない。メーカーが推奨する対処法としては、ペン先を拭ったり重ねた非塗工紙への筆記を繰り返す方法があるが、ほとんどの故障では完全に回復させるのは難しい。
構造.
ボールペンの基本的な筆記機能は、ペン先の部品であるチップと、インクを収めるパイプ状のカートリッジによって構成される。ペン軸自体がカートリッジを兼ねているものもあるが、多くのボールペンは外装であるペン軸の内部にリフィル（替芯）を収めた構造をもつ。リフィルはチップとカートリッジが一体化した構造をもち、インクや機械の消耗といった必要に応じて、多くは交換可能になっている。