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。1662年在德国纽伦堡市建成世界上第一家铅笔厂--施德楼铅笔厂。后来德国人F·卡斯特在纽伦堡市创建了法泊·卡斯特石墨铅笔厂，采用硫磺、锑等作粘结剂与石墨加热混合制造铅芯，使石墨铅笔杆制造技术前进了一大步。法国N·J·康德首次采用水洗石墨的办法，使石墨的纯度提高，并用粘土将石墨粘结制成笔芯，此法被称为康德法。为铅笔工业奠定了基础。后来，法国化学家孔德经过反复试验，改用黏土作增固剂，制出的笔芯比原先还要坚实耐磨，而且这种方法适用于任何石墨矿，直到今天仍在使用。美国有一位名叫威廉·门罗的木匠，在刻有凹槽的木条中，嵌一根黑铅芯，再把两根木条对拼粘合在一起，制成了世界上第一支铅笔杆。
铅笔(Pencil)，是一种用来书写以及绘画素描专用的笔类，距今已有四百多年的历史，其中，绘画素描的铅笔分为诸多类型，它分成三个发展阶段，分别是石墨、木制笔杆、带帽铅笔;另外，它的颜色有红白、黑白、黄黑等条纹，铅笔芯是用石墨等材料制成的，非常软。纸面看起来光滑，实际上却凸凹不平。写字的时候，笔芯在纸上摩擦，细小的粉末就会从笔芯上进入到肉眼看不见的纸上的空隙里，在纸上留下了印迹，即使用手擦也擦不掉。纸面的粗糙度合适时，粉末才容易附着，写出的字才能十分清楚。如果是十分光滑的纸或特别粗糙的纸，铅笔就无法留下清楚的字迹。
铅笔的笔芯是用石墨和粘土加水搅拌，又经烧制而成的，非常软；而纸的表面看起来光滑，实际上却凹凸不平。写字的时候，笔芯在纸上运动摩擦，细小的粉末就会从笔芯上进入到用肉眼看不见的纸的空隙里，在纸上留下印迹。书写者怎样写。它就留下怎样的印迹。
当然，纸面的粗糙度必须合适，如果过于光滑或过于粗糙，都无法留下清晰的字迹。笔芯的软硬也不完全一样，铅笔上的“H”和“B”就是表示铅笔的软硬度。“H”代表硬，“B”代表软，字母前的数字越大，笔芯越硬或越软。
