铅笔原料主要有铅笔杆用料、石墨铅芯原料、颜色铅芯原料和外观装饰用料等。铅笔杆用料主要包括木材和胶合剂。木材用于制作笔杆，要求纹理正直，结构细而匀，质软或稍软，略带脆性，少含树脂，吸湿性低，胀缩性小，不变形。主要有铅笔柏(红柏)、香杉、西达木、椴木、桤木等。胶合剂应有适当粘度、流动性和润湿性，硬化后胶层有韧性，对刀具损伤小，具有一定耐水、耐热、耐老化性能，常温下易固化，硬化时间短，无毒等。主要有动物胶、聚酯酸乙烯乳液、热熔胶等。

　　石墨铅芯原料和辅助材料原料有石墨和粘土。石墨为着色剂，利用其滑腻性和可塑性，制成铅芯能划出黑色痕迹，牢固粘附在纸面上，并能用橡皮擦掉。应选用含碳量高、颗粒细的石墨。粘土为粘结剂，利用其可塑性和粘结性，将石墨颗粒粘结起来。要求可塑性好，含铁量低，烧结范围宽的粘土。辅助材料包括成型材料和改变铅芯性能材料。成型材料用于提高可塑性和粘结力，改善铅芯成型性能。常用的有饴糖、黄耆树胶等。改变铅芯性能材料用于铅芯烧结后油浸处理，借以改善铅芯物理性能（如磨耗、浓度、芯尖受力、滑度、硬度等）。常用的有石蜡、牛羊油、凡士林等，通常两种或两种以上搭配使用。颜色铅芯原料有色料、体质原料、胶粘剂、油脂和蜡。

　　色料（包括颜料和染料）起着色作用，要求着色力好，遮盖力高、质软、细度高，耐热性好，无毒等。常用的有钛白粉、炭黑、酞青蓝等。体质原料起粘结、骨架和调节硬度作用。外观装饰用料主要有硝基纤维铅笔漆、印花油墨、电化铝箔、橡皮头和铝箍等。制作工艺可分为铅笔板、铅芯、铅笔杆、成品装饰等工艺过程。铅笔板加工将原木开解、截断，开方锯解成木块，经水热处理后通过切板机切成铅笔板。板长184mm，宽73mm，厚 4.8～5.2mm。再经加热(60～120℃)干燥和高温(130～200℃)变性处理，使铅笔板达到软化易卷削的程度。铅芯加工石墨铅芯是以石墨与粘土按一定比例配好，经捏练机、三辊机调混后，通过压芯机挤压出一定规格尺寸（如HB～3H铅芯直径为1.80～2.10mm）的铅芯，经加热(50～150℃)干燥和高温(800～1100℃)焙烧，使其具有一定机械强度和硬度，最后经油浸处理而制成。颜色铅芯加工和石墨铅芯类似，但不需进行烧结。

加工方法有两种：

　　一种是将粘土、滑石粉、胶粘剂、色料、油脂和蜡等混合均匀后，经成型、干燥而制成，称为混合法；

　　另一种是将瓷土、滑石粉、色料及胶粘剂等混合均匀后挤压成铅芯或将经干燥的铅芯放在油芯容器中，在一定温度下使其充分吸收油脂而制成，称为油浸法。铅笔杆加工用刨槽机将铅笔板刨削成厚度为4.1～4.2mm，并有与铅芯直径相适应的芯槽的槽板，然后使用胶合剂将铅芯和铅笔板胶合起来，在夹紧状态下加热(50～120℃)干燥1～8小时后，经刨杆机加工制成长度为178～180mm的白杆铅笔。外观装饰加工将白杆铅笔进行油漆和印花装饰，以及切光、打印商标、装橡皮头等加工，使其成为具有一定规格、外观颜色和花纹图案的成品铅笔