Nelisuuntainen venttiili käyttää useita portteja ohjaamaan nesteiden virtausta eri suuntiin yhdellä venttiilillä. Suunnittelussa voi olla yksi tuloportti, jossa on kolme ulostuloaukkoa, tai kaksi tulo- ja poistoaukkoa kahden eri lähteen virtauksen ohjaamiseksi. Näitä venttiilejä voidaan käyttää manuaalisesti tai käyttää ilmalla, hydraulinesteellä tai sähköllä.
Yksiporttinen nelitieventtiili sisältää yhden tuloliitännän nesteen syöttämiseksi venttiiliin. Kolme poistoaukkoa voidaan liittää eri varastosäiliöiden poistoputkiin tai hydraulisesti käytettävien laitteiden männien ohjaamiseen. Venttiilissä voi olla manuaalinen säätövarsi tai moottorikäyttöinen moottori tai toimilaite venttiilikokoonpanon siirtämiseksi. Sisäiset venttiiliportit avautuvat ja sulkeutuvat ja lähettävät nestettä haluttuun suuntaan.
Kaksiporttisia nelitieventtiilejä käytetään, kun kahta nestevirtaa on ohjattava yhdellä venttiilillä. Sisäinen rakenne voi sallia kahden nesteen liikkua samanaikaisesti tai yksi nestevirta voi olla auki ja toinen kiinni. Kaksiporttisen venttiilin ohjaus voi olla manuaalinen tai virtalähde, samalla tavalla kuin yksiporttiset venttiilit.
Nelitieventtiilille on laaja valikoima mahdollisia sovelluksia. Teolliset säätimet käyttävät niitä muiden venttiilien avaamiseen ja sulkemiseen kemiallisten prosessien syöttämiseksi. Niillä voidaan ohjata höyryn virtausta lämmityslaitteisiin tai rakennuksiin. Hydraulinen nelisuuntainen venttiili voi ohjata rakennuslaitteita, kuten kaivurikuormaajia tai nosturia, avaamalla, sulkemalla tai siirtämällä laitteiden osia hydraulimäntillä.
Ilmastointijärjestelmät käyttävät nelisuuntaista venttiiliä lämpöpumppusovelluksiin. Lämpöpumppu ottaa lämpöä ulkopuolelta ja vapauttaa sen rakennuksen sisälle. Lämmitystilassa venttiili kääntää kylmäaineen virtauksen sisä- ja ulkokäämien läpi. Kompressorin poistokaasu lähetetään sisäkelaan ja lämpö poistetaan sisätilan lämmittämiseksi. Jos kytket termostaatin jäähtymään, venttiili liikkuu ja kylmäaine virtaa sisätilojen jäähdyttämiseen tarvittavaan suuntaan.
Uima-altaissa voi olla nelisuuntaisia venttiilejä veden virtauksen säätämiseksi suodatusta, tyhjennystä ja jälkipesua varten. Allaspumpun tyhjennys virtaa normaalisti altaan suodattimen läpi veden puhdistamiseksi. Nelitieventtiilin vaihtaminen tyhjennysasentoon voi altaan tasoa laskea tai allas tyhjentää. Kolmas venttiilin asento lähettää vettä päinvastaiseen suuntaan suodattimen läpi suodatinmateriaalin pesemiseksi. Nelitieventtiilit voivat vähentää allasjärjestelmän kustannuksia ja monimutkaisuutta sallimalla yhden pumpun tarjota useita toimintoja.