La lithographie est un procédé d'impression relativement récent (1796). Il est basé sur l'antagonisme entre l'eau et l'encre grasse: là où la pierre est humide, l'encre ne tient pas. Plusieurs procédés modernes comme l'offset sont basés sur ce principe.

Simultanément avec la lithographie, apparait le procédé de l'autographie, qui permet de reporter une figure à l'endroit sur la pierre (à l'envers). L'autographie est utilisée pour de petits tirages.

La pierre utilisée est une pierre calcaire à grains très fins. Elle est polie ou grainée pous lavée au savon pour éliminer toute trace de gras. La pierre polie permet des aplats (surfaces d'une teinte unie), tandis que la pierre grainée permet des demi-teintes.

Le dessin est tracé directement sur la pierre (en inverse) avec un crayon gras ou de l'encre lithographique. La composition doit ensuite être fixée dans la pierre. La pierre est recouverte d'un mélange d'acide et de gomme, qui fixe le dessin dans la pierre.

Pour l'impression, on humidifie la pierre. La pierre étant poreuse, elle retient l'eau. L'encre est ensuite déposée au moyen du rouleau sur la pierre. Elle ne se dépose que là où il y a du gras du dessin. Ensuite on dépose une feuille de papier sur le pierre et on presse la feuille contre la pierre.

Pour la couleur, il faut recommencer l'opération avec une autre pierre qui a le tracé correspondant à la couleur voulue (chromolithographie). Pour réduire les coûts on utilise d'autres matériaux qui ont des propriétés identiques, ans en avoir les inconvénients: plaques de zinc ou d'aluminium.

La pierre lithographique peut faire une centaine de tirages, après cela il faut raviver le dessin.

Certaines lithographies tirées à un nombre restreint d'exemplaires, signées par l'artiste et recevant un numéro d'ordre, par exemple 12/75 (douzième tirage sur 75), ont une valeur d'œuvre d'art et se vendent parfois fort cher. Des artistes connus comme Toulouse-Lautrec ont produit de nombreuses lithographies.