配製鐵膽墨水的傳統方法一般是往鞣酸或沒食子酸溶液中加入一定量的硫酸亞鐵，除硫酸亞鐵以外的其他鐵鹽溶液也可以使用。配製墨水的鞣酸溶液最早是從櫟癭或者其他樹木的樹癭中提取，故稱這種墨水為鐵膽墨水（英文原名iron gall ink中的gall即樹癭）。

櫟癭透過發酵和水解產生鞣酸，沒食子酸以及葡萄糖，與亞鐵鹽（一般為七水合硫酸亞鐵）反應生成無色或淺灰色的鞣酸亞鐵和沒食子酸亞鐵，過濾後再加入增稠劑（通常為阿拉伯膠），便可用於在紙張或羊皮紙上書寫。鐵膽墨水剛書寫時顏色較淺，在空氣中氧化後生成黑色且不溶於水的鞣酸鐵和沒食子酸鐵。其中，前者耐水，後者耐光。這令鐵膽墨水能夠牢固地附著在紙張上面，與其他配方的墨水不同，不能透過擦除或者清洗的方法消去字跡，而只能透過颳去紙張表層的方法來去除。[1]

化學原理

使用自制的鐵膽墨水書寫，字跡隨時間推移逐漸變深

鐵膽墨水對紙張和羊皮紙的侵蝕

透過混合鞣酸以及沒食子酸與鐵鹽得到鞣酸亞鐵，沒食子酸亞鐵的水溶液，因其良好的溶解性，可以滲透進紙張表面，令字跡難以擦除。上述兩種化合物暴露在空氣中，氧化為深色不溶於水的鞣酸鐵與沒食子酸鐵，令這種溶液可以用作書寫墨水。[2]

鐵膽墨水逐漸變深的現象是二價鐵離子(Fe2+)被空氣中的氧氣氧化為三價鐵離子(Fe3+)的過程。因此，鐵膽墨水需盛裝在密封良好的瓶中，且儲存時間過長的鐵膽墨水會失去效用。墨水中的鐵離子與單寧酸或一些衍生化合物（可能是沒食子酸或連苯三酚）反應形成聚合有機金屬化合物。[3]鞣酸鐵墨水中鐵含量高時，墨水的黑度，耐曬和耐水效能增強，但是過高的鐵含量會引起墨水穩定性下降，產生沉澱，令墨水色澤變暗。

儘管鐵膽墨水是非常有效實用的一種墨水，但它的配方卻不甚理想。鐵膽墨水呈酸性，為了防止鞣酸亞鐵水解產生沉澱，還會再加入少量酸。依書寫表面的不同，鐵膽墨水會在書寫面（一般是紙張或者羊皮紙）上留下難看的痕跡。極端情況下，由於高溫高溼，書寫材料會變得發黃且易碎，表面甚至會被腐蝕出破洞。