洛阳唐三彩的制作过程，首先是对胎料进行选择和加工。洛阳出土的唐三彩大多采用比较纯净的高岭土加工而成，这种矿藏洛阳周围便有出产。这种土质较为细腻，可塑性强，成型后不易开裂、变形，是制作各种陶器上等的材料。选用的矿土需要经过挑选、舂捣、研磨、淘洗、沉淀、揉搓、捏练、陈腐等系列工序加工成备用的陶泥，然后才能使用。从出土的器物胎体来看，唐代的工匠们对胎料的选择不是很精，胎质中含有石英颗粒等矿物杂质。
唐三彩常见的成型方法有三种，即雕塑、模制和轮制。制作一件器物往往使用两种以上方法。工匠们首先要进行细致的构思设计，再用专门雕塑工具用陶泥进行雕塑创作，经反复修改后，最后成型。制模，是将雕塑成型的作品进行分割、翻模。简单的造型分割较少，甚至少到只需一、两件模具。复杂的造型如天王俑、镇墓兽、形态各异的马、建筑模型等往往需要翻制的模具较多。对于不规则部位还需要有套模，因此这类造型模具往往多达十几件。模具分单模、合模两种。单模适用于器物上装饰用的贴花、堆塑等小附件。合模是用两个半模压制后对接粘合而成，适用于各种人物、动物和一些生活器皿。工匠们首先将经过揉搓和陈腐过的软硬适中的陶泥放入模子用手按压，其厚度根据制作物体的大小灵活掌握，然后用泥浆粘接合模，等到模具里的陶泥本身有一定的强度时，取出粘接组装成型，并用专用刀具将粘合部位修平，用手指抿抹，用毛笔或毛刷蘸水修饰。技术好的工匠能够使胎体均匀，薄厚适中，黏合过的部位天衣无缝，宛若一体。轮制，适宜于制作器体呈圆形的器皿，如日用陶瓷器皿中的杯、盘、碗、碟、豆、瓶、炉、壶、罐等，但也有一些扁圆体、椭圆体、不规则体等器物采用合模制法。
一件成型的器物需要彻底阴干才能进行素烧，这样可以避免高温烧制过程中胎体变形和开裂。唐三彩一般需要两次焙烧，第一次经过1000℃~1100℃左右的温度将胎体烧坚，取出后施釉，再入窑经过800℃~900℃温度釉烧，胎体上的釉料开始融化，釉汁熔融流动相互浸润，形成斑斓的色彩。
唐三彩的施釉方法常用的有两种，即分区施釉法和点彩施釉法。分区施釉法是在不同部位涂上不同的釉色，几种釉色同施在一件器物上，釉色之间的组合和交融会产生一种全新的效果。点彩施釉法，是用毛笔在器物的一些部位点上大小一致或不一致、或点状、或块状的点，或带状线条。有的排列整齐，有的自然随意，经过高温熔融，釉彩的流串和交融，形成奇幻的画面，虚虚实实，斑斑驳驳，如晚霞，如梦境，形成一种自然天成的美术风格。
唐三彩最成功的地方是它多变的釉彩和精美的造型。经过对出土三彩的釉的成分进行检测，发现三彩釉的主要成分是硅酸铅和金属呈色剂。唐代唐三彩艺术家们经过百千次的试验，成功地掌握了不同金属氧化物的呈色，并配制出了不同色泽的釉料。在釉料中加入石英和铅粉，以氧化铅为助溶剂，适量加入铜、铁、钴、锰、锑、铬等成分，经过800℃~900℃的温度，便还原成了各种色彩。例如铜的氧化物呈现绿色，铁的氧化物呈现黄或黄褐色，钴的氧化物呈现蓝色，锰的氧化物呈现紫色或黑色。工匠们为了达到某种特殊的效果以及产生特殊的色彩，经过对各种金属矿料比例的调配，在这些釉色的基础上又成功地烧制出了褐红、橙黄、淡青、翠绿、深绿、天蓝、赫色、茄紫等色彩。釉彩之间相互流淌交融，创造了唐三彩艺术辉煌华丽的时代风格。