Измельчение материалов в валковых дробилках производится между двумя вращающимися на встречу один другому валками путём раздавливания и частичного истирания. Измельчаемый материал увлекается силой трения в щель между валками и дробится до величины зерна, соответствующего ширине этой щели. В зависимости от характера поверхности рабочих валиков различают дробилки с гладкими, зубчатыми и рифлёными валками. По принципу действия и конструктивному оформлению валковые дробилки наиболее эффективны для среднего и мелкого дробления (от 50 до 1 мм). Возможно, однако, применение таких дробилок, особенно с зубчатыми валками, и для крупного дробления.

На рисунке 4 показана двухвалковая дробилка с гладкой поверхностью валков. Для валка 1 и 2 одинакового диаметра закреплены на вращающихся навстречу один другому валах 3. Цапфы одного из валов расположены в неподвижных подшипниках 4, другого - в подвижных подшипниках 5. Последние могут перемещаться в горизонтальном направлении с помощью натяжных болтов 6 и гаек 7. За счёт перемещения подшипника 5 в горизонтальной плоскости производится регулирование зазора между валиками. Подшипники 5 удерживаются с помощью пружин 8, которые служат предохранительным устройством. В случае попадания между валками не дробящегося материала (металла, твёрдой породы) валок 2 отходит и размер щели возрастает до размера, достаточного для прохождения этого предмета. Тем самым предохраняются от закаливания и поломки основные узлы дробилки.

Загрузка материала производится через загрузочную воронку 9. Для нормального процесса дробления требуется определённая сила трения между кусками материала и поверхностью валков, под действием которой куски затягиваются в рабочее пространство между валками. Чтобы обеспечить это условие, диаметр валков выбирают в зависимости от крупности материала и его свойств (влажности, характера поверхности и др.) Для коксов при гладких валках, сдвинутых вплотную один к другому, диаметр валков должен быть приблизительно в 20 раз больше диаметра наибольших кусков, поступающих на дробление.