Παρά το όνομά τους, τα χαρτονομίσματα κάθε άλλο παρά από χαρτί είναι φτιαγμένα. Αντιθέτως, το υλικό είναι πολύ πιο σύνθετο από απλή κυτταρίνη ή χαρτοπολτό.
Συγκεκριμένα, το βασικό υλικό κατασκευής των χαρτονομισμάτων είναι το βαμβάκι! Ανάλογα με τη χώρα, υπάρχουν προσμίξεις υλικών αν και παγκοσμίως το βασικό χρώμα είναι το λευκό και οι διαστάσεις 154 mm x 70 mm ενώ το βάρος κυμαίνεται από τα 80-90 γρ. το τετρ. μέτρο.
Το αμερικανικό δολάριο είναι φτιαγμένο κατά 75% από βαμβάκι και κατά 25% από λινό. Αυτή η ανάμιξη κάνει το χαρτονόμισμα πιο ανθεκτικό. Εκτός από λινό σε άλλες χώρες χρησιμοποιούν την αβάκα, που είναι είδος μπανάνας στις Φιλιππίνες ή άλλες υφαντικές ίνες.
Σε χώρες όπως η Βρετανία, ο Καναδάς και η Αυστραλία το χαρτονόμισμα έχει κατασκευαστεί από πολυμερές, ένα λεπτό στρώμα από δυνατό, ανθεκτικό πλαστικό, και έτσι είναι πολύ δύσκολο να γίνει απομίμησή του.
Στον Καναδά από το 2011 η Κεντρική Τράπεζα της χώρας δεν κατασκευάζει βαμβακερά χαρτονομίσματα αλλά ανάλογα από συνθετικό πολυμερές.
Ο Καναδάς προμηθεύεται πλαστικό από μια εταιρεία στην Αυστραλία, μία χώρα από τις 24 στον κόσμο που έχει ολοκληρωμένο σύστημα κατασκευής χαρτονομισμάτων από πολυμερές. Το υλικό αυτό χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στην Αυστραλία το 1988.
Σε αντίθεση με τα περισσότερα χαρτιά εκτύπωσης και γραφής, το χαρτί τραπεζογραμματίων εγχέεται με πολυβινυλική αλκοόλη ή ζελατίνη, αντί για νερό, για να του δώσει επιπλέον δύναμη. Πρώιμα κινεζικά τραπεζογραμμάτια τυπώθηκαν σε χαρτί φλοιού μουριάς.
Τα μιτσουμάτα, είδος φυτού, εδγεβορθία η χρύσανθος, αλλά και άλλες ίνες χρησιμοποιούνται στο ιαπωνικό χαρτί χαρτονομισμάτων (ένα είδος Washi, είδος γιαπωνέζικου χαρτιού).
Για την εκτύπωση των χαρτονομισμάτων χρησιμοποιήθηκαν κατά καιρούς μελάνια ειδικών προδιαγραφών, ειδικά χαρτιά με ίνες ρυζιού, μεταξιού, ή ίνες που φωσφορίζουν κάτω από ειδικές συνθήκες κλπ.
Τα σχέδια φτιάχνονταν από ειδικούς χαράκτες, και χρησιμοποιούνται υδατογραφήματα, πολύπλοκα σχέδια, ολογράμματα και διάφορες άλλες τεχνικές, προς αποφυγήν παραχάραξης.
