鉛筆芯的工藝制作是很重要的，鉛筆芯原料主要是石墨和粘土。石墨為著色劑，利用其滑膩性和可塑性，制成鉛芯能劃出黑色痕跡，牢固粘附在紙面上，并能用橡皮擦掉。一般是選用含碳量高、顆粒細的石墨。粘土為粘結劑，利用其可塑性和粘結性，將石墨顆粒粘結起來。選用可塑性好，含鐵量低，燒結范圍寬的粘土。
石墨芯所用石墨不同于普通石墨板，石墨棒，石墨坩堝傳統的鉛筆芯制造方法，是采用石墨、碳黑作原料，添加少量粘土為粘結劑，用水混勻，經壓成型，后干燥，再經800 - 1300℃焙燒處理即成，還可根據需要浸以油類。但這種鉛筆芯抗折強度，耐磨性能不很理想。
近幾年來，人們針對按上述工藝生產的鉛筆芯所存在的缺點，進行了改進。采用石墨或石墨一碳黑、水溶對氮苯黑類染料，非電解質水溶性高分子化合物溶液，混煉壓制鉛筆芯坯體，經焙燒處理而成。使用水溶對氮苯黑類染料，主要是在石墨粒之間起粘結作用，本身又是黑色，比粘土有利。
添加非電解質水溶性高分子化合物，如合成樹脂類，主要為了焙燒時這些化合物分解形成適當孔隙。按這種方法生產的鉛筆芯無論從粘結效果，還是抗折強度，耐磨特性及書寫流利等方面都有改善。利用調節水溶性高分子化合物用量，從而調節隙度，就可調節鉛筆芯的著色濃度。值得指出的是，當排電解質水溶性高分子化合物用量過少時，不能形成充分的孔隙度;添加量過多時，造成的孔隙過多，會使筆芯變脆。
石墨鉛筆芯生產的制作過程
原料：鱗片石墨50份(質量)，水溶對氮苯黑(水碳黑R - 500)30份，乙基纖維素(NEC)J2份，水250傷。上述各組分混合在三輥研磨機充分混煉，擠壓成42.ln，m的線狀制品，在常溫下干燥、再放入焙燒爐內緩慢加熱5h后(溫度800 - 1300℃)，保溫2h，
冷卻3h，即成鉛筆芯。
石墨鉛筆芯技術性能
對鉛筆芯的技術性能要求是：抗折強度大，磨損程度小，書寫流暢，著色濃度標準，要求孔隙度25 - 35%。
鉛筆芯的制作工藝可分為鉛筆板、鉛芯、鉛筆桿、成品裝飾等工藝過程。鉛筆板加工將原木開解、截斷，開方鋸解成木塊，經水熱處理后通過切板機切成鉛筆板。經過一系列的加工，使鉛筆板達到軟化易卷削的程度。
石墨鉛筆芯的制作工藝
鉛芯加工石墨鉛芯是以石墨與粘土按一定比例配好，經捏練機、三輥機調混后，通過壓芯機擠壓出一定規格尺寸的鉛芯，經加熱干燥和高溫焙燒，使其具有一定機械強度和硬度，經油浸處理而制成。
顏色鉛芯加工和石墨鉛芯類似，但不需進行燒結。加工方法是將粘土、滑石粉、膠粘劑、色料、油脂和蠟等混合均勻后，經成型、干燥而制成，稱為混合法;此種方法具有一定的優越性，使得鉛筆芯在使用的過程中不易斷，書寫流暢。