Η αρχή λειτουργίας ενός ελεγκτή σκληρότητας Brinell είναι να πιέζει μια χαλύβδινη σφαίρα ορισμένης διαμέτρου στην επιφάνεια ενός δείγματος με μια συγκεκριμένη ταχύτητα υπό μια συγκεκριμένη δύναμη δοκιμής. Μετά από έναν καθορισμένο χρόνο παραμονής, η δύναμη δοκιμής αφαιρείται. Η τιμή σκληρότητας Brinell του μετάλλου εκφράζεται ως η μέση πίεση στη σφαιρική επιφάνεια της εσοχής.
Ο ελεγκτής σκληρότητας Brinell χρησιμοποιείται κυρίως για τον προσδιορισμό της σκληρότητας υλικών όπως ο χυτοσίδηρος, ο χάλυβας, τα μη-σιδηρούχα μέταλλα και τα μαλακά κράματα. Η δοκιμή σκληρότητας Brinell παράγει τη μεγαλύτερη εσοχή μεταξύ όλων των δοκιμών σκληρότητας. Αντανακλά τις περιεκτικές ιδιότητες του υλικού και δεν επηρεάζεται από τον μικροδιαχωρισμό ή την ανομοιογένεια της σύνθεσης της δομής του δείγματος, καθιστώντας το μια μέθοδο δοκιμής σκληρότητας υψηλής ακρίβειας.