天坛砚石藏于太行山脉王屋山断层岩石深处，已发现开采的石坑有盘古坑、天坛坑、砚山坑、黄龙坑等多处。砚石30余种，青斑、红墩、天蓝、麦叶绿、猪肝红、柳芽黄、焦白、金线玉带等为上乘。子母、三彩、瓜籽石、被视为砚中珍品、
天坛砚石质温润细腻、坚而不脆、柔而不绵、滑而不溜、色如琼瑶、声如木鱼。成砚后发墨酣淋、贮墨不耗、积墨不腐、冬不冻、夏不枯，写字作画虫不蛀，有“盘墨宝色”之称。明高廉《遵生八笺》称：“质之坚韧，琢之圆润，色之光彩，声之清冷，体之厚重，藏之完整”，均为佐证。
唐代大散文家韩愈《天坛砚铭》：“儒生高常与予下天坛，中路获砚石似马蹄状，外棱孤耸，内发墨色，幽奇天然疑神仙遗物，请予铭写。铭曰：仙写有灵，迹在于石，棱而宛中，有点墨迹，文字之祥，君家其昌。”宋代苏轼诗云：“石自天坛产出，松烟磨去生香，虽然质朴古雅，却能细腻风光。”清代大学士纪晓岚《阅徽草堂砚谱》评说：“石出盘涡，阅岁孔多，刚不露骨，柔足任磨，此为内介而外合”。乾隆皇帝读韩愈《送李愿归盘古序》对盘古地名产生疑惑（原误认为盘古在河北田盘），为考其究，命河南巡抚阿思哈亲到济源实地考察奏报。当弄清缘由后大有感悟，撰《盘古考证》以记其事。命工匠刻于盘古寺后茶壶翕三百米高处摩崖碑上。御书《送李愿归盘古序》一文，誉盘古“名山胜迹”，石建亭（御制碑今存盘古寺）。自此，天坛砚名扬天下，更加兴隆。
天坛砚的设计制作大多因石赋形、以石立意、因材施艺，依据砚材的自然成色和不同纹路及外观，精心揣摩，力求达到工艺与自然的和谐。其造型基本为几何砚、象形砚和随行砚三大类。雕刻精细、色泽沉稳、造型生动、古朴大方，常见有“龙凤呈祥砚”、“盘古全景砚”、“海天旭日砚”、“梅兰竹菊砚”、“天坛春晓砚”、“太白醉酒砚”、“三彩葫芦砚”等巧夺天工、妙趣横生，将实用、观赏、收藏集于一身。
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