投手は利き腕でボールを投げることが多く、右投げと左投げの区別がある。極稀に「両投げ」の投手も存在する（『スイッチピッチャー』を参照）。

「カーブ」「シュート」「スライダー」などの左右に変化する変化球は、投手の利き腕の左右により逆方向に変化する。即ち、右投げ投手のスライダーが右打者視点で外角に逃げていくのに対し、左投げ投手のスライダーは右打者視点では内角に食い込む変化となる。

右腕投手・左腕投手の状態的差違はセットポジション（投球前に制止する姿勢）で最も如実に現れる。右投手が3塁方向を向いて静止するのに対し、左投手は1塁方向を向いて静止する。走者が1塁にいる場合、左投手は投球の直前まで走者の動きを捉えることができるため有利と言われる。

特に左打者は左投手を苦手にする場合が多いとされるため、左打者を専門に抑える「ワンポイントリリーフ」などと呼ばれる起用法がある。

なお、先発で登板した投手は同一イニング内に最低1人の打者との対戦を終えるまで交代できない。救援投手は最低1人の打者との対戦を終えるか、そのイニングが終了するまで交代できない。投手コーチ等がマウンドに行ける回数についても、1人の投手につき、同一イニング内に1回と決められている。

右利きでありながら左投げの投手としては東京ヤクルトスワローズの石井弘寿、左利きでありながら右投げの投手としては東北楽天ゴールデンイーグルスの岩隈久志が挙げられる。