Traditionella träpennor tillverkas fortfarande i en process som först introducerades på 1600-talet. Moderna träbearbetningsmaskiner och automationsmetoder har definitivt effektiviserat tillverkningsprocessen, men de flesta av de som tillverkas idag skiljer sig inte mycket från sina hundra år gamla föregångare. I huvudsak är de slutresultatet av en sandwichprocess som involverar grafit och plattor av cederträ.
Det första steget i att göra pennor är förberedelsen av grafitcentrumet, eller ”bly”. Grafit är ett mörkt, mjukt mineral som mals och tillsätts lera och vatten i en blandningskammare. Efter att vattnet har pressats ut får den kvarvarande grafit/lerblandningen lufttorka tills det blir ett pulver igen. Detta grafitpulver blandas återigen med vatten för att bilda en mjuk pasta. Grafitpastan strängsprutas sedan genom tunna metallrör för att bilda penna-stora stavar. Dessa stavar är överhettade för att skapa hårda och släta ledningar.
Under tiden skär en träbearbetningsmaskin block av cederträ i tunnare lameller. En annan maskin skär åtta spår över längden på dessa lameller. Blyertspennor är inte snidade från ett enda ämne, utan börjar faktiskt som två halvämnen limmade ihop. När de två halvorna är inklämda och limmade placerar en annan maskin en grafitstav på var och en av de åtta grunda spåren. Hela den oskurna plattan får torka innan vidare bearbetning.
En speciell skärmaskin tar emot de oslipade smörgåsarna av trä och grafit, sedan skär knivarna ner sidorna för att bilda den välbekanta hexagonala eller runda formen. Skärmaskinen knäpper även plattan i individuella pennor. Slipmaskiner jämnar ut ytorna och förbereder dem för att få flera lager färg. Det är inte ovanligt att pennor får upp till åtta lager färg för att ge den splitterfria yta som krävs för säker användning av produkten.
De målade pennorna får sedan en varmstämpelpressning som vanligtvis innehåller tillverkarens namn och ett nummer som motsvarar grafitblyets relativa hårdhet. Den vanligaste hårdheten har beteckningen #2, men de med hårdhetsnivåer upp till #4 kan ofta hittas i hobby- eller kontorsbutiker. Hårdhet betyder i allmänhet hur mycket grafit som frigörs per slag. Ju högre hårdhetstal, desto mindre grafit frigörs, vilket ger en ljusare linje.
Pennorna förses sedan med en metallkrage känd som en hylsa. Ett suddgummi tillverkat av mjukt gummi sätts in mekaniskt i hylsan och pennorna anses nu vara kompletta. Intressant nog användes brödbitar ofta som suddgummi tills de första gummisuddgummin utvecklades runt år 1770. Det skulle dröja förrän 1858 innan gummisuddgummi faktiskt fästes i ändarna.