Tükenmez kalem mürekkep dolu bir tüp ile (genellikle ince plastik bir tüp) bunun ucuna monte edilmiş bir bilyeden oluşur. Bilye kalemin ucundaki sokete sıkıca oturmuştur. Bilye sadece kağıdın üstüne akacak kadar mürekkebin akmasına izin verir.

Tükenmez kalem kağıt üstünde hareket ettikçe, bilye yuvası içinde döner. Bu dönme ile tüpten aldığı mürekkebi kağıdın üstüne taşır. Böylelikle istediğinizi yazmış olursunuz (veya çizmiş). Tükenmez kalemin mürekkebi, dolmakalem mürekkebinden farklıdır. Daha kıvamlı bir mürekkep olup, boyama gücünü artırıcı, kayganlaştırıcı, koyulaştırıcı ve kurutucu maddelerle takviye edilmiştir.

DOLMAKALEME GÖRE ÜSTÜNLÜKLERİ
- Doldurmak için mürekkep şişesine ihtiyaç yoktur. Tükenmez kalemin mürekkebi kendisine uzun süre yeter. Yaklaşık 2-3 km uzunluğunda bir çizgi çizebilirsiniz.
- Mürekkebi bittiğinde, yeni bir tüp takarsınız olur biter.
- Az bir sürtünmeyle daha çabuk hareket eder ve kolay yazılır.
- Basınç değişiklerinden etkilenmediği için uçak yolculuklarında kullanılabilir.
- Mürekkep, uca sürekli ve düzgün olarak geldiğinden dolgun, temiz ve lekesiz bir yazı imkanı tanır.