Tegelstenar tillverkas vanligtvis i tegelbruk i stora mängder, i många klasser, typer, material och storlekar som varierar mellan olika regioner. Tegelstenar kan fogas samman med murbruk, lim eller genom att hakas i varandra. De tidigaste brända tegelstenarna tillverkades i neolitiska Kina omkring 4400 f.Kr. vid Chengtoushan, en muromgärdad bosättning tillhörande Daxi-kulturen. Dessa tegelstenar gjordes av röd lera, brändes vid över 600 °C och användes som golv i hus.
Färgen på brända tegelstenar av lera påverkas av råmaterialens kemiska och mineraliska sammansättning, bränningstemperaturen och atmosfären i ugnen. Rosa tegelstenar beror på hög järnhalt, medan vita eller gula tegelstenar har högre kalkhalt. En föreslagen optimal blandning av råmaterial består av 50–60 % kiseldioxid (sand), 20–30 % aluminiumoxid (lera), 2–5 % kalk, upp till 7 % järnoxid och mindre än 1 % magnesiumoxid, räknat i vikt. Torrpressade tegelstenar utgår från en mycket tjockare lerblandning än tegelstenar formade av mjuk lera, vilket ger mer exakta tegelstenar med skarpare kanter. Den större presskraften och längre bränningstiden gör dock metoden dyrare.
Obrända tegelstenar, även kallade soltorkade lerstenar, tillverkas av en blandning av silt, lera, sand och andra jordmaterial, tillsammans med tillsatsmaterial och bindemedel som hackad halm, gräs, trädbark eller dynga. De behöver bara solens värme för att torka, och lerhalten varierar från 30 till 70 %. Kalciumsilikattegel tillverkas med kalk som binder silikatmaterialet i stället för lera. Kalken blandas i ett förhållande på ungefär 1 till 10 med sand, kvarts, krossad flinta eller krossad kiseldioxidrik sten, och de pressade tegelstenarna härdas i en autoklav i tre till fjorton timmar.
Ingenjörstegel används där det krävs hög hållfasthet, låg vattenporositet eller motståndskraft mot syror (rökgaser). Terrakotta är en lerbaserad, icke-vitrifierad keramik som bränns vid relativt låga temperaturer, vanligtvis omkring 1 000 °C. Under bränningen reagerar järnoxiderna i materialet med syre, vilket ofta ger den rödaktiga färg som kallas terrakotta.