กรรมวิธีสร้างจิตรกรรมฝาผนังไทยโบราณไม่ได้มีการบันทึกไว้แน่ชัดว่ามีขั้นตอนโดยละเอียดอย่างไร ใช้วัสดุอะไรบ้าง แต่เท่าที่มีผู้ศึกษาและสอบถามช่างเขียนรุ่นเก่าที่ยังมีชีวิตอยู่ สามารถเรียบเรียงเป็นความรู้เบื้องต้นได้ว่าต้องมีการเตรียมผนัง มีการลงสีรองพื้นด้วยวิธีการพิเศษก่อนที่จะเขียนภาพ
การเตรียมผนังต้องมีกรรมวิธีที่ดี ต้องให้ผิวพื้นเรียบ เมื่อระบายสีและตัดเส้น จะทำได้อย่างประณีต ผนังที่เตรียมอย่างดีแล้วต้องไม่ดูดสีที่ระบายอีกด้วย
เพื่อไม่ให้พื้นผนังดูดสีที่จะเขียน การเตรียมผนังจึงต้องหมักปูนขาวที่จะฉาบผนังไว้นานราว ๓ เดือน หรือนานกว่านั้น ระหว่างหมักปูนต้องหมั่นถ่ายน้ำจนความเค็มของปูนลดน้อยลง ต่อจากนั้นจึงนำปูนที่หมักมาเข้าส่วนผสม มีน้ำอ้อยที่เคี่ยวจนเหนียวประมาณความเหนียวของน้ำผึ้ง และยังมีส่วนผสมของกาวที่ได้จากยางไม้ หรือกาวหนังสัตว์ที่ได้จากการเคี่ยวหนังวัว หนังควาย หรือหนังกระต่าย ก็มีบางแห่งมีทรายร่อนละเอียดเป็นส่วนผสมอยู่ด้วยส่วนผสมดังกล่าวจะทำให้ปูนมีความแข็งเหนียว และผิวเรียบเป็นมัน เมื่อปูนฉาบแห้งสนิทแล้วมีการชโลมผนังด้วยน้ำต้มใบขี้เหล็กเพื่อลดความเป็นด่างของผนัง เพราะเชื่อว่าด่างจะทำปฏิกิริยากับสีบางสีเช่นสีแดงให้จางซีด
การทดสอบว่าผนังยังมีความเป็นด่างอยู่อีกหรือไม่ กระทำได้ด้วยการใช้ขมิ้นขีดที่ผนัง หากสีเหลืองของขมิ้นเปลี่ยนเป็นสีแดง แสดงว่าผนังยังมีความเป็นด่าง ต้องชะล้างด้วยน้ำต้มใบขี้เหล็กต่อไปอีก
เสร็จจากขั้นตอนการเตรียมผนัง ก็ถึงการทารองพื้นก่อนการเขียนภาพ โดยใช้ดินสอพองบดละเอียด นำไปหมักในน้ำ กรองเอาสิ่งสกปรกออกไป แล้วทับน้ำให้หมาด นำมาผสมกับกาวที่ได้จากน้ำต้มเม็ดในของมะขาม เมื่อแห้งจึงขัดให้เรียบก่อนเริ่มขั้นตอนการเขียนภาพ อนึ่งภาพเขียนบนผืนผ้า (พระบฏ) ภาพเขียนบนแผ่นไม้ หรือบนกระดาษที่เรียกว่า สมุดข่อยก็ต้องรองพื้นด้วยวิธีเดียวกันด้วย
สีที่ใช้ระบายภาพเตรียมจาก ธาตุ หรือแร่ เช่น สีดำได้จากเขม่า หรือถ่านของไม้เนื้อแข็งสีเหลือง สีนวล ได้จากดินตามธรรมชาติ สีแดงได้จากดินแดง บางชนิดเตรียมจากแร่ ก่อนเขียนต้องนำมาบดให้ละเอียดสีจะละลายน้ำได้ง่ายน้ำที่ใช้ผสมกับน้ำกาวเตรียมจากหนังสัตว์ หรือกาวกระถิน โดยผสมในภาชนะเล็กๆ เช่น โกร่งหรือกะลา เมื่อใช้ไปสีแห้งก็เติมน้ำ ใช้สากบด ฝนให้กลับเป็นน้ำสีใช้งานได้อีก สีแดง เหลือง เขียว คราม ขาว ดำ ใช้เป็นหลักโดยนำมาผสมกันเกิดเป็นสีอื่นๆ ได้อีก
นอกจากนี้ยังมีสีทองคือแผ่นทองคำเปลวใช้ปิดส่วนสำคัญที่ต้องการความแวววาว ก่อนปิดทองต้องทากาว เช่น กาวได้จากยางต้นรักหรือจากยางต้นมะเดื่อ หลังจากปิดทองแล้วจึงตัดเส้นเป็นรายละเอียด การตัดเส้นมักตัดด้วยสีแดง หรือสีดำ เพราะ ๒ สีนี้ช่วยขับสีทองให้เปล่งประกายได้ดีกว่าสีอื่น จิตรกรรมฝาผนังที่เขียนขึ้นในรัชสมัยของพระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว นิยมปิดทองมาก เช่น ภาพพระราชาที่เครื่องแต่งพระองค์ เครื่องสูง ปราสาทราชมณเฑียร ราชรถ ตลอดจนเครื่องประดับฉากอื่นๆ มีผู้กล่าวว่าในรัชสมัยดังกล่าวนี้เป็นช่วงแห่งความเจริญสูงสุดของจิตรกรรมไทยแบบประเพณี
การตัดเส้น ใช้พู่กันขนาดเล็ก เรียกกันตามขนาดที่เล็กว่า พู่กันหนวดหนู ความจริงทำจากขนหูวัว มีขนาดใหญ่ขึ้นตามการใช้งาน เช่น ระบายบนพื้นที่ขนาดเล็ก แปรงสำหรับระบายพื้นที่ขนาดใหญ่ทำจากรากต้นลำเจียก หรือจากเปลือกต้นกระดังงาโดยนำมาตัดเป็นท่อนพอเหมาะต่อการใช้ นำไปแช่น้ำเพื่อจะทุบปลายข้างหนึ่งให้แตกเป็นฝอยได้ง่าย เพื่อใช้เป็นขนแปรง นอกจากใช้ระบายพื้นที่ใหญ่ที่กล่าวมาแล้ว ช่างไทยยังใช้ปลายแปรงแตะสีหมาดๆ เพื่อแตะ แต้มหรือที่เรียกว่า กระทุ้ง ให้เกิดเป็นรูปใบไม้เป็นกลุ่มเป็นพุ่ม นิยมทำกันในจิตรกรรมสมัยกรุงรัตนโกสินทร์ วิธีการนี้ใช้แทนการระบายสีและตัดเส้นด้วยพู่กันให้เป็นใบไม้ทีละใบ ซึ่งต้องใช้เวลามากกว่าการใช้แปรงกระทุ้ง การระบายสีตัดเส้นเป็นใบไม้ทำกันในช่วงเวลาของจิตรกรรมสมัยกรุงศรีอยุธยา
ในช่วงเวลาต่อมาอิทธิพลตะวันตกที่ไหลบ่าเข้ามาในประเทศไทยอย่างมากมายตั้งแต่รัชกาลพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว มีผลต่อการปรับเปลี่ยนลักษณะของจิตรกรรมไทยแบบประเพณี โดยมีพัฒนาการตามแนวจิตรกรรมตะวันตกเรื่อยมา เช่น เขียนให้มีบรรยากาศตามธรรมชาติ จนกลายเป็นภาพเหมือนจริงยิ่งขึ้นทุกทีรูปแบบจิตรกรรมเช่นนี้สอดคล้องกับแนวความคิดของสังคมที่เริ่มปรับเปลี่ยนเข้าสู่แนวสัจนิยมอย่างตะวันตก เรื่องราวแนวอุดมคติอันเนื่องในพุทธศาสนา ถูกแทนที่ความนิยมด้วยภาพเล่าเรื่องเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นจริงในประวัติศาสตร์ เช่น พระราชพงศาวดาร หรือพระราชประวัติพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว เป็นต้น
พัฒนาการดังกล่าวได้กลายเป็นจิตรกรรมแบบสากลในที่สุด ดังจิตรกรรมที่เขียนขึ้นในปัจจุบันซึ่งมีแนวทางการแสดงออกที่หลากหลาย มีสีให้เลือกใช้มากมายหลายชนิด เป็นสีที่ได้จากการสังเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ สีน้ำมัน สีอะคริลิกสีน้ำ เป็นต้น เรื่องราวไม่จำกัดอยู่กับเรื่องราวทางศาสนาอีกต่อไป
