Pametna olovka je uređaj koji omogućuje sve uobičajene sposobnosti osnovne kemijske olovke, ali ima i neke tehnološki inovativnije značajke. Te značajke uključuju mikrofon, zvučnik i mali zaslon s organskom svjetlosnom diodom (OLED). Pametna olovka također obično ima malenu infracrvenu kameru ugrađenu u vrh ručke, u blizini stvarne olovke, koja prati pokrete olovke za snimanje riječi i slika koje korisnik pravi. Ako se koristi sa posebno dizajniranim papirom, to omogućuje korisniku da zabilježi pune bilježnice s informacijama koje se spremaju na olovku i mogu se učitati na računalo putem priključka za univerzalnu serijsku sabirnicu (USB).
Pametna olovka prvenstveno radi s bilježnicama ili labavim listovima posebno tiskanog točkastog papira. Ovaj papir je prekriven sitnim mikrotočkama koje omogućuju malenoj kameri da prati položaj olovke na samom papiru. Ove mikrotočke omogućuju olovci da točno zabilježi svaku riječ i crtu koju napravi korisnik olovke. Papir također ima kontrole za olovku ispisane na dnu stranice, a dodirivanje vrha olovke na ove ispisane slike djeluje kao da pritisnete gumb. Dok su bilježnice pune ovog točkastog papira dostupne od proizvođača pametnih olovki, papir s točkama može se izraditi čak i pomoću standardnog pisača.
Imati pametnu olovku s ugrađenim zvučnikom i mikrofonom znači da korisnik može snimati sastanak ili lekciju u učionici dok bilježi, sve s jednim uređajem. Pametna olovka ima vrlo osjetljiv mikrofon s tehnologijom za smanjenje buke za hvatanje čak i prilično udaljenih glasova, a istovremeno eliminira pozadinsku buku. Većina pametnih olovaka također ima priključak za slušalice koje se mogu priključiti na vrh olovke tako da korisnik može slušati ono što je snimljeno, a da to drugi ne čuju.
Budući da olovka može snimati zvuk putem mikrofona, dok snima linije koje korisnik smartpen-a pravi na stranici, korisnik može pristupiti snimljenom zvuku i na temelju papira. Korisnik može slušati snimljeni zvuk i dodirnuti olovkom riječ napisanu na stranici, a zvuk će skočiti naprijed ili natrag do točke na kojoj je ta riječ napisana. To znači da korisnik može voditi općenite bilješke, a zatim koristiti ključne riječi napisane na stranici za skok na određeni dio lekcije ili sastanka.
OLED zaslon na olovci omogućuje korisniku bolju interakciju s aplikacijama dizajniranim za korištenje s pametnom olovkom. To može uključivati programe koji omogućuju korisniku da napiše riječ na papiru s točkama na engleskom, a zatim vidi španjolski prijevod riječi na zaslonu olovke. Pametna olovka može čak raditi matematičke izračune pritiskom na papirnate gumbe kalkulatora otisnutog na unutarnjoj strani bilježnice i korištenjem da vidi odgovor na olovci.