在16世紀，大量的石墨沉積，在英國西北部的科斯威克（Keswick）附近的岩石中發現一種柔軟、閃亮的礦物質。當時人們分不清石墨和鉛，所以他們稱石墨為“黑鉛”。直到1779年科學家們才確定，之前認為是鉛的材料實際上是一種微晶碳，他們借鑒希臘字“graphein”把它命名為石墨，意思是“寫作”。
石墨是碳的一種形式，於1564年在英國科斯威克（Keswick）附近的博羅黛爾（Borrowdale）西斯威特（Seathwaite）山上首次發現。英國人很快將這種新發現的東西用來寫字，並把這種新型書寫工具命名為“鉛筆”，來源於古英語中的畫筆——一種以前的寫作工具。
把石墨切成棒狀或條狀，用麻線包裹好，使用起來又結實，手感又舒服，將這樣的成品叫作鉛筆，這在當時很受歡迎。後來，德國發明了一種將石墨周圍的木條粘接起來的方法，從此現代鉛筆就誕生了。
18世紀晚期，博羅黛爾（Borrowdale）礦消耗殆盡，隨著石墨儲量的減少，尋找使用其他材料來替代石墨變得日益重要。法國化學家尼古拉·雅克·孔戴（Nicolas—Jacques Conte）發現，當對石墨粉、黏土粉和水進行混合、製模並烘烤後，製成品書寫起來和純石墨一樣流暢。他還發現，通過改變黏土和石墨的比例來製作更硬或者更軟的筆芯——石墨越多，鉛筆就越黑越軟。1839年，德國的洛塔爾·馮·費伯（Lothar von Faber）發明了一種將膏狀石墨製成同樣厚度的棒狀物的方法。他後來又發明了一種對製造鉛筆的木料進行切割和開槽的機器。
現在的鉛筆有不同的硬度（H）和軟度（B），這要歸功於孔戴（Conte）發明的燒製石墨粉和黏土的工藝。鉛筆不同的硬度和軟度規格對藝術家和繪圖員很重要。
在博羅黛爾礦豐富的石墨儲備耗盡之後，世界各地陸續建立了其他石墨礦廠，其中許多礦廠是在美國建立的。1812年的英美戰爭終止了美國對英國鉛筆的進口貿易，同年，第一支美國鉛筆誕生了。