I due emisferi, avendo lo stesso diametro e i bordi ben spianati, si adattano perfettamente l'uno all'altro e sovrapposti formano una sfera ermeticamente chiusa. Una guarnizione di pelle accuratamente spalmata di sego assicurava una buona tenuta di vuoto. L'emisfero inferiore porta un rubinetto e può essere svitato dalla base di sostegno per essere avvitato al piatto di una macchina pneumatica; quello superiore è munito di un anello che serve da impugnatura per esercitare una trazione una volta fatto il vuoto e chiuso il rubinetto.
Quando i due emisferi contengono aria si possono separare con facilità; una volta fatto il vuoto e chiuso il rubinetto occorre una forza considerevole per separarli e la forza è tanto maggiore quanto più grandi sono gli emisferi; infatti, anche se il vuoto non è tanto spinto, la forza che ciascuno dei due emisferi esercita sull'altro è praticamente uguale a quella della pressione atmosferica (pari a 1,03 chilogrammi peso per ogni centimetro quadrato della superficie delimitata dal bordo circolare dei due emisferi). In una delle spettacolari dimostrazioni pubbliche eseguita da von Guericke a Regensburg (Ratisbona) nel 1654, alla presenza di Ferdinando III Imperatore di Germania, due emisferi del diametro di 44 centimetri, una volta fatto il vuoto, furono separati con gran fatica da otto pariglie di cavalli e, quando vi riuscirono, si produsse una forte detonazione.