Les principaux ingrédients de l'encre de surligneur sont l'eau et le solvant glycol. Environ 5 pour cent de l'encre est un pigment ou un colorant fluorescent. Certains surligneurs contiennent également une petite quantité de biocide pour empêcher la croissance de champignons et de bactéries.
Les colorants utilisés dans les surligneurs jaunes sont à base de pyrène. Les surligneurs bleus contiennent un colorant triphénylméthane. Le colorant triphénylméthane combiné à la pyranine produit une encre de surlignage verte. Les surligneurs roses contiennent de la rhodamine. Les surligneurs violets sont fabriqués avec de la rhodamine mélangée à du triphénylméthane. Le xanthène combiné à la coumarine produit une encre de surligneur violette.
Les molécules chimiques de l'encre de surligneur absorbent la lumière ultraviolette. Cela «excite» les électrons à l'intérieur des molécules, qui libèrent alors une forme d'onde légèrement plus longue de la lumière. Cette interaction entre la lumière et les produits chimiques est interprétée par l'œil comme une fluorescence.
