Trackball działa za pomocą czujników optycznych, aby odczytać ruchy kropek na powierzchni kuli. Śledząc kierunek, w którym poruszają się kropki, optyka przekłada ruch piłki na ruch kursora.
Starsze jednostki trackballa używają rolek lub kół do rejestrowania ruchu piłki w zamkniętej obudowie. Tarcie piłki na tych powierzchniach powoduje, że małe koła napędowe, które urządzenie rejestruje jako ruch na osi X i Y. Koła mają małe styki z drutu, które impulowałyby sygnał włączenia i wyłączenia, gdy koło obróciło się i wytworzyło obwód. Komputery następnie tłumaczyły ilość impulsów w sygnale na ruchy kursora.
Późniejsze wariacje zastąpiły dyski stykowe podobnym kształtem koła z oznaczonymi otworami. Światło LED jest następnie wyświetlane przez otwory i czytane przez czujnik optyczny. Gdy światło przechodzi przez otwory do czujnika lub jest przerywane przez obracające się koło, tworzy puls podobny do wcześniejszych modeli.
Chociaż wczesny prototyp został opracowany i opatentowany w 1947 roku, pierwszy trackball został zbudowany w 1952 roku dla systemu DATAR Royal Canadian Navy. Wykorzystał on cztery dyski śledzące ruch i pięciopinkową kulę do gry w kręgle.
