Τα παραδοσιακά ξύλινα μολύβια εξακολουθούν να κατασκευάζονται με μια διαδικασία που εισήχθη για πρώτη φορά το 1600. Οι σύγχρονες μηχανές επεξεργασίας ξύλου και οι μέθοδοι αυτοματισμού έχουν σίγουρα εξορθολογίσει τη διαδικασία κατασκευής, αλλά τα περισσότερα από αυτά που κατασκευάζονται σήμερα δεν διαφέρουν πολύ από τους προκατόχους αιώνων. Ουσιαστικά, είναι το τελικό αποτέλεσμα μιας διαδικασίας σάντουιτς που περιλαμβάνει γραφίτη και πλάκες από ξύλο κέδρου.
Το πρώτο βήμα για την κατασκευή μολυβιών είναι η προετοιμασία του κέντρου γραφίτη, ή «μόλυβδου». Ο γραφίτης είναι ένα σκούρο, μαλακό ορυκτό που αλέθεται και προστίθεται σε άργιλο και νερό σε θάλαμο ανάμειξης. Αφού στύψετε το νερό, η υπόλοιπη ένωση γραφίτη/πηλό αφήνεται να στεγνώσει στον αέρα μέχρι να γίνει ξανά σκόνη. Αυτή η σκόνη γραφίτη αναμειγνύεται για άλλη μια φορά με νερό για να σχηματίσει μια μαλακή πάστα. Η πάστα γραφίτη στη συνέχεια εξωθείται μέσω λεπτών μεταλλικών σωλήνων για να σχηματιστούν ράβδοι μεγέθους μολυβιού. Αυτές οι ράβδοι υπερθερμαίνονται για τη δημιουργία σκληρών και λείων καλωδίων.
Εν τω μεταξύ, μια ξυλουργική μηχανή κόβει κομμάτια ξύλου κέδρου σε πιο λεπτές πηχάκια. Ένα άλλο μηχάνημα κόβει οκτώ αυλακώσεις σε όλο το μήκος αυτών των πηχών. Τα μολύβια δεν είναι σκαλισμένα από ένα μόνο κενό, αλλά στην πραγματικότητα ξεκινούν ως δύο μισά κενά κολλημένα μεταξύ τους. Καθώς τα δύο μισά είναι στριμωγμένα και κολλημένα, μια άλλη μηχανή τοποθετεί μια ράβδο γραφίτη σε καθεμία από τις οκτώ ρηχές αυλακώσεις. Ολόκληρη η άκοπη πλάκα αφήνεται να στεγνώσει πριν από την περαιτέρω επεξεργασία.
Μια ειδική μηχανή κοπής δέχεται τα άκοπα σάντουιτς από ξύλο και γραφίτη και στη συνέχεια οι λεπίδες κόβουν τις πλευρές για να σχηματίσουν το γνωστό εξαγωνικό ή στρογγυλό σχήμα. Η μηχανή κοπής κουμπώνει επίσης την πλάκα σε μεμονωμένα μολύβια. Οι μηχανές λείανσης λειαίνουν τις επιφάνειες και τις προετοιμάζουν για να δεχτούν πολλές στρώσεις χρώματος. Δεν είναι ασυνήθιστο τα μολύβια να δέχονται έως και οκτώ στρώσεις χρώματος για να παράγουν την επιφάνεια χωρίς θραύσματα που είναι απαραίτητη για την ασφαλή χρήση του προϊόντος.
Στη συνέχεια, τα βαμμένα μολύβια λαμβάνουν μια συμπίεση με θερμή σφραγίδα που συνήθως περιέχει το όνομα του κατασκευαστή και έναν αριθμό που αντιστοιχεί στη σχετική σκληρότητα του καλωδίου γραφίτη. Η πιο κοινή σκληρότητα έχει την ονομασία #2, αλλά αυτές με επίπεδα σκληρότητας έως #4 μπορούν συχνά να βρεθούν σε καταστήματα με είδη χόμπι ή γραφείου. Η σκληρότητα γενικά σημαίνει πόσος γραφίτης απελευθερώνεται ανά διαδρομή. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός σκληρότητας, τόσο λιγότερος γραφίτης απελευθερώνεται, με αποτέλεσμα μια ελαφρύτερη γραμμή.
Στη συνέχεια, τα μολύβια τοποθετούνται με ένα μεταλλικό κολάρο γνωστό ως φερούλι. Μια γόμα από μαλακό καουτσούκ εισάγεται μηχανικά στο δακτύλιο και τα μολύβια θεωρούνται πλέον ολοκληρωμένα. Είναι αρκετά ενδιαφέρον ότι κομμάτια ψωμιού χρησιμοποιούνταν συχνά ως γόμες μέχρι που αναπτύχθηκαν οι πρώτες λαστιχένιες γόμες γύρω στο έτος 1770. Μόνο το 1858 οι γόμες από καουτσούκ είχαν κολλήσει στα άκρα.