Perinteiset puukynät valmistetaan edelleen 1600 -luvulla käyttöön otettuun prosessiin. Nykyaikaiset puuntyöstökoneet ja automaatiomenetelmät ovat ehdottomasti virtaviivaistaneet valmistusprosessia, mutta suurin osa nykypäivän koneista ei poikkea paljoa vuosisatoja vanhoista edeltäjistään. Pohjimmiltaan ne ovat lopputulos sandwich -prosessista, johon liittyy grafiittia ja setripuulaattoja.
Ensimmäinen askel lyijykynien valmistuksessa on grafiittikeskuksen eli “lyijyn” valmistelu. Grafiitti on tumma, pehmeä mineraali, joka jauhetaan ja lisätään saveen ja veteen sekoituskammiossa. Veden puristamisen jälkeen jäljelle jääneen grafiitti/saviseoksen annetaan kuivua ilmassa, kunnes siitä tulee jälleen jauhe. Tämä grafiittijauhe sekoitetaan vielä kerran veteen pehmeän tahnaksi. Grafiittitahna suulakepuristetaan sitten ohuiden metalliputkien läpi muodostaen lyijykynän kokoisia sauvoja. Nämä tangot ylikuumenevat luodakseen kovia ja sileitä johtoja.
Samaan aikaan puuntyöstökone viipaloi setripuupaloja ohuemmiksi säleiksi. Toinen kone leikkaa kahdeksan uraa näiden säleiden pituudelta. Lyijykynät eivät ole veistetty yhdestä aihiosta, vaan ne alkavat itse asiassa kahdesta puoliksi aihiosta, jotka on liimattu yhteen. Kun molemmat puolikkaat on kerrostettu ja liimattu, toinen kone asettaa grafiittitanko jokaisen kahdeksan matalan uran päälle. Koko leikkaamattoman laatan annetaan kuivua ennen jatkokäsittelyä.
Erikoisleikkuri vastaanottaa leikkaamattomat voileipät puusta ja grafiitista, ja terät leikkaavat sivut alas muodostaen tutun kuusikulmaisen tai pyöreän muodon. Leikkuri napsauttaa myös laatan yksittäisiksi lyijykyniksi. Hiomakoneet tasoittaa pinnat ja valmistelevat ne vastaanottamaan useita maalikerroksia. Ei ole epätavallista, että lyijykynät saavat jopa kahdeksan maalikerrosta, jolloin saadaan halkeamaton pinta, joka on tarpeen tuotteen turvalliseen käyttöön.
Maalatut lyijykynät saavat sitten kuumaleimapuristuksen, joka yleensä sisältää valmistajan nimen ja numeron, joka vastaa grafiittilangan suhteellista kovuutta. Yleisimmällä kovuudella on nimitys #2, mutta kovuustasot jopa #4 löytyvät usein harrastus- tai toimistotarvikekaupoista. Kovuus tarkoittaa yleensä sitä, kuinka paljon grafiittia vapautuu iskua kohden. Mitä suurempi kovuusluku, sitä vähemmän grafiittia vapautuu, mikä johtaa vaaleampaan viivaan.
Lyijykynät on varustettu metallikauluksella, joka tunnetaan holkkina. Pehmeästä kumista valmistettu pyyhekumi asetetaan mekaanisesti holkkiin ja lyijykynät katsotaan nyt valmiiksi. Mielenkiintoista kyllä, leivänpalasia käytettiin usein pyyhekumina, kunnes ensimmäiset kumipyyhkimet kehitettiin noin vuonna 1770. Kumipyyhekumi kiinnitettiin päihin vasta vuonna 1858.