Princip činnosti tvrdoměru podle Brinella je vtlačit ocelovou kuličku o určitém průměru do povrchu vzorku určitou zkušební silou při určité rychlosti a odstranit zkušební sílu poté, co je specifikovaná zkušební síla udržována po stanovenou dobu. . Průměrný tlak na kulový povrch vtisku vzorku se používá k vyjádření hodnoty tvrdosti kovu podle Brinella.
Výhodou Brinellovy zkoušky tvrdosti je její dobrá reprezentativnost tvrdosti. Díky použití kuličkového indentoru o průměru 10 mm se zkušební silou 3000 kg je oblast vtisku velká a může odrážet průměrnou hodnotu komplexního vlivu různých kovových součástí ve velkém rozsahu. Povrch není ovlivňován jednotlivými součástmi ani malými nerovnostmi, takže je vhodný zejména pro měření šedé litiny, ložiskových slitin a kovových materiálů s hrubými zrny. Jeho experimentální data jsou stabilní, s dobrou reprodukovatelností a přesností vyšší než u Rockwella a nižší než u Vickerse. Kromě toho existuje dobrý soulad mezi hodnotou tvrdosti podle Brinella a hodnotou pevnosti v tahu.
Nevýhodou Brinellovy zkoušky tvrdosti je, že vtisk je velký a kontrola hotového výrobku je obtížná. Zkušební proces je složitější než Rockwellova zkouška tvrdosti a operace měření a měření vtisku jsou poměrně časově náročné. Navíc v důsledku vyčnívání, prohlubně nebo hladkého přechodu okraje vtisku může měření průměru vtisku způsobit značné chyby. Proto je vyžadováno, aby operátor měl zběhlé testovací techniky a bohaté zkušenosti, a obecně se vyžaduje, aby jej obsluhoval specializovaný tester.
Mechanické vybavení je v podstatě stejné a společný provoz různých komponent vyžaduje zvládnutí správných metod, aby byl celý experimentální proces plynulejší a experimentální data přesnější.