안료와 함께 왁스 등 안료를 굳히기 위한 재료를 반죽해 연필의 형태로 가공한 미술 도구이다. 안료 외에 포함된 재료의 성질에 따라 몇 가지로 분류된다.
유성 색연필
유성 왁스나 각종 유분을 이용해 안료를 굳혀 만든 색연필이다. 붓으로 문지르면 안료가 묻어나기는 하지만 왁스가 물에 완전히 용해되지 않으며 유화 용매에 용해되는 특성이 있다. 안료의 비율과 왁스의 성질에 따라 색과 질감이 크게 달라진다. 전문가용 색연필을 제조하는 업체로는 프리즈마컬러, 파버 카스텔, 더웬트, 리라, 카렌다쉬, 코이누어, 톰보 등이 있으며 제조사에 따라 색연필의 특성에 차이가 있다.
프리즈마컬러 사의 유성 색연필은 반투명한 무른 왁스를 사용하여 종이 위에서 진한 색상을 내거나 엷게 칠해 여러 층이 겹쳐지도록 하는 것이 모두 가능하다. 색상이 다양하고 거칠지 않은 종이에도 혼색이 용이하지만 자외선에 약한 안료를 사용한 색상이 많기 때문에 회화보다는 디자인에 더 자주 사용되고, 무른 질감 때문에 부러지기 쉬우며 시간이 경과하면서 왁스와 안료가 분리되어 그림 위에 흰색 층이 생기는 현상이 나타나는 단점이 있다. 지우개로 지울 수 있는 Col-Erase나 단단한 왁스를 사용하는 Verithin도 프리즈마컬러 사의 유성 색연필이지만 색상이 36색 안팎으로 제한되어 있다.
파버 카스텔, 리라, 카렌다쉬, 코이누어, 톰보 사의 유성 색연필은 비교적 단단한 왁스를 사용하므로 상대적으로 외부의 충격에 강하고 날카롭게 깎는 것이 가능하나, 짙은 색을 내기가 상대적으로 어렵다는 단점이 있다. 파버 카스텔과 카렌다쉬 사의 경우 120색, 톰보 사의 경우 90색, 리라와 코이누어 사의 경우 72색이 있으며 제조사에 따라 색상에 약간 차이가 있다. 대체로 카렌다쉬 사의 유성 색연필이 기타 제조사에 비해 채도가 높은 편이다.
더웬트 사가 생산하는 색연필은 세 가지로, 매우 단단한 왁스를 사용하는 Artists와 Studio, 무른 왁스를 사용하는 Coloursoft가 있다. Coloursoft의 색채 구성은 높은 채도의 밝은 색을 표현할 수 있게 되어 있으며, 미끌거리는 질감인 프리즈마컬러 사의 제품과 달리 종이에서 사각대면서 부스러지는 질감을 가진다. Artists와 Studio는 단단한 왁스를 사용하여 질감이 거친 종이가 아니면 진한 색을 표현하기가 상대적으로 어렵고, 채도가 낮은 갈색 및 녹색 계열의 색이 다수를 차지하고 있다. 이 외에 가장 무른 왁스를 사용한 24색 Drawing 색연필도 존재하며, 이 색연필은 색연필보다는 오일 파스텔에 가까운 끈끈한 질감이기 때문에 손에 어느 정도 묻어날 수 있다.
수채 색연필
물에 녹는 왁스와 안료를 반죽해 심을 만든 색연필이다. 물에 용해되므로 수채화와 같은 효과를 나타낼 수 있으며, 대체로 동일한 제조사의 유성 색연필에 비해 더 무른 경향이 있다. 대체로 유성 색연필을 생산하는 제조사에서 자매 제품군으로 같은 색상의 수채 색연필을 생산한다. 자매 제품에 해당하는 유성 색연필이 존재하지 않는 전문가용 수채 색연필 제품으로는 스테들러 사의 Karat Aquarell과 더웬트 사의 Inktense가 있다. 스테들러 사의 제품은 다른 전문가용 제품에 비해 단단한 왁스를 사용하여 유성 색연필들과 비슷한 수준으로 경도가 높다는 점이 특징적이다. 더웬트 사의 Inktense는 물에 용해될 경우 잉크와 같은 질감을 나타낸다는 점을 특징으로 하는데, 물에 용해시키면 용해시키기 전에 비해 매우 채도가 높고 강한 색상이 드러나며 안료 입자가 작아 마른 뒤에 다시 물에 녹여 수정하는 것이 불가능하다. 이 특성을 이용해 밑그림용으로 사용하는 것도 가능하다.
연필 파스텔
안료 이외의 재료를 최소한만 사용해 안료가 종이 위에서 바로 부스러지면서 묻어날 수 있도록 할 경우 연필 파스텔이 된다. 다른 색연필에 비해 쉽게 부서지며 손에 쉽게 묻어나지만 파스텔과 함께 사용할 경우 두꺼운 파스텔 스틱이 닿지 않는 좁은 면적에 세밀한 묘사를 하는 것이 가능하여 색연필화보다는 파스텔화를 보충하는 목적으로 주로 사용된다.