主要是鞣酸（C4H10O9）、没食子酸（C7H6O5?H2O）和硫酸亚铁（FeSO4）等成分彼此化合，生成鞣酸亚铁和没食子酸亚铁，氧化后都变成不溶性的高价铁，即鞣酸铁和没食子酸铁，前者增强耐水性，后者增强变黑性，这样使墨水耐水、变黑，色持久不褪。

黑色墨水是染料墨水之一种，主要成分是高级黑色染料，呈碱性，适宜于金笔和蘸水笔用，作书写记帐、登记卡片、写笔记和信件，字迹深黑醒目。