黑色碳素笔由笔杆、笔套、笔芯组成。笔杆、笔套有三种制作方式，分别是塑料注塑成型、不锈钢材冲压磨制、不锈钢制造。笔头分为炮弹式和针管型两种，分别采用铜合金、不锈钢或工程塑料制成。

笔芯的球珠多采用不锈钢、硬质合金或氧化铝等材料制成，中字迹球珠直径为0.7mm，细笔迹球珠直径为0.5m。

碳素笔芯内油墨主要是由石墨构成的，石墨是自然界中最稳定的物质之一。

碳素笔有中性笔、中性笔碳素笔、足球碳素笔等。