La première opération de la fabrication des vitraux est la composition du carton, qui consiste à dessiner le sujet de grandeur d'exécution et à le colorer. Ce carton sert de modèle au praticien, qui en fait d'abord un calque qu'il reporte sur un papier rigide. Ce papier, posé sur un châssis transparent, est découpé en autant de morceaux qu'il y a de colorations diverses. Ce sont les calibres.

Au moyen de ces calibres, le verrier découpe, dans des verres de couleurs appropriées à celles du carton, les plaquettes plus ou moins régulières en tenant compte des épaisseurs du coeur du plomb, c'est-à-dire que chaque morceau de verre coloré doit être diminué dans ses dimensions réelles de la moitié des baguettes de plomb qui doivent réunir le tout. Le plomb employé est passé, après coulage, dans une sorte de filière ou tire plomb, muni de molettes, qui l'allonge en forme de baguette ayant deux rainures dans lesquelles s'enchâsseront les verres découpés.

Ces verres sont de deux sortes : le verre coloré dans la masse c'est-à-dire dans toute son épaisseur; le verre doublé, c'est-à-dire qui n'est coloré qu'à la surface, tantôt sur un des côtés, tantôt sur les deux. La première sorte est utilisée pour toutes les couleurs, sauf le rouge, plus spécialement réservé à la seconde sorte.

Lorsque le praticien a découpé tous les verres en conformité avec les calibres, il procède à une mise en plomb provisoire, et alors l'artiste verrier reproduit au pinceau les traits du carton sur ces verres assemblés. Les couleurs sur le verre. Il ne reste plus qu'à défourner et à exécuter la mise en plomb définitive, en replaçant à l'endroit qu'ils occupaient les verres qui désormais formeront le vitrail et à souder les unes aux autres les baguettes de plomb. Quand on fait usage de verres doublés, on les soumet à l'action des vapeurs d'acide fluorhydrique, et l'on obtient toute la gamme des dégradés de tons.

L'histoire du vitrail avant le XIV^e siècle.
Il ne semble pas que la fin de l'Antiquité ait utilisé le verre pour la clôture de ses baies autrement qu'à titre exceptionnel et en feuilles coulées, incolores (texte de Pline sur une villa à Tibur; fragments de vitres trouvés à Pompéi; témoignages de Lactance et de saint Jérôme au VI^e siècle de notre ère). Les passages de Sidoine-Apollinaire, de Venance Fortunat et de Grégoire de Tours, d'où l'on a cru pouvoir inférer que certaines églises mérovingiennes possédaient de véritables vitraux, ne paraissent, en réalité, décrire que de pittoresques effets de lumière sur des mosaïques à fond d'or. En tout cas, l'art de la vitre peinte se développa beaucoup plus tard et dans les pays du Nord, principalement en France. 
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Au VIII^e siècle, l'Angleterre, l'Allemagne et les contrées scandinaves faisaient appel aux verriers français. Toutefois, c'est en Italie que l'emploi du verre de couleur est signalé pour la première fois (description des fenêtres absidales de Latran par Anastase). Il en est de même de la mise en plomb, pratiquée au XI^e siècle au Mont-Cassin, ainsi qu'en France (vitre assemblée par mise en plomb, découverte à Château-Landon). En 1052, l'abbaye de Saint-Bénigne, à Dijon, montrait un très ancien vitrail de l'histoire de sainte Paschasie. II ressort, d'ailleurs, de l'ensemble des règles à l'usage des verriers, détaillées par le moine Théophile (Diverssarum artium schedula), qu'on savait tracer au pinceau, sur le verre incolore ou teinté, les détails du dessin et des hachures d'ombre en couleurs liquides, fixées au four. Le XII^e siècle prodigue de toutes parts des séries d'épisodes reliés par des ornements et de grandes figures isolées sur des fonds et toujours richement encadrées (vitraux des cathédrales de Châlons-en-Champagne, du Mans, d'Angers, de l'église Saint-Remi de Reims, etc.) Au XIII^e siècle, la peinture des scènes empruntées à la tradition est très en progrès; les formes tendent partout à se naturaliser; mais les artistes restent remarquablement fidèles au principe de la mosaïque translucide (grand vitrail de la Passion à la cathédrale de Poitiers [antérieur à 1224]; vitraux légendaires à effet de tapis translucides des cathédrales de Chartres, de Bourges, etc.). Vers 1250, on commence à recourir, en des vues d'éclairage, soit à la grisaille simple (belles grisailles à Auxerre, à Troyes, etc.), soit à des combinaisons de grisaille et de sujets en couleurs (exemples à Châlons-en-Champagne, à Saint-Père de Chartres, à Saint-Urbain de Troyes). Les architectures prennent aussi plus d'importance. 

L'histoire du vitrail à partir du XIV^e siècle.
Au XIV^e siècle, la découverte du jaune d'argent, qui permet d'apposer un ton jaune brillant sur une feuille incolore, pousse au développement des encadrements architectoniques : arcatures, baldaquins, pinacles, gâbles, contreforts. Le procédé du placage des verres conduit à des colorations nouvelles. Les verriers se prennent à renverser la donnée harmonique toujours acceptée jusque-là en détachant leurs figures en vigueur sur des fonds plus clairs, ce qui les amène à des effets de tableaux. Leurs verrières sont, du reste, d'un grand éclat et gardent une haute tenue (vitraux de Saint-Ouen de Rouen, de Saint-Nazaire, de Carcassonne, de la cathédrale de Beauvais). Dans les compositions légendaires, les traits de moeurs, les expressions de la vie deviennent de plus en plus nombreux et significatifs (vitraux de corporations, à la cathédrale de Chartres, etc.). 
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Vitrail moderne (1967) de l'église 
de Tosny (Eure). Photo : © Marianne Rolot, 2009.

Au XV^e siècle, les encadrements architectoniques se chargent de détails; les personnages se revêtent d'étoffes chamarrées, brodées, traitées d'une habileté surprenante (vitraux donnés par l'évêque Jean Michel à la cathédrale d'Angers; vitraux du temps de Jean de Berry à la cathédrale de Bourges et à la Sainte-Chapelle de Riom; vitraux à portraits aux cathédrales d'Evreux, du Mans, de Tours, etc.). On triple et on quadruple les verres pour multiplier les nuances et l'on fait un croissant emploi des émaux. Ces mêmes caractères persistent en s'accentuant au XVI^e siècle (vitrail des Bourbons à la cathédrale de Moulins, à la cathédrale d'Auch, aux églises de Montmorency, de Brou, etc.). Quelquefois, les verriers s'inspirent des estampes (réminiscences d'Albrecht Dürer sur un vitrail de l'église de Conches (Eure]). Les influences italiennes sont visibles dans le Triomphe de la loi de grâce, à l'église Saint-Patrice de Rouen; dans le Jugement de Salomon, de Robert Pinaigrier, à Saint-Gervais de Paris; dans le Jugement dernier, de la chapelle du château de Vincennes (attribué à Jean Cousin le Vieux). 

Parfois, le paysage apparaît avec des perspectives contraires à l'esprit du vitrail. Parfois aussi, des séries de sujets sont exécutées uniquement en grisaille et en jaune d'argent (Légende de Psyché du château d'Ecouen, à Chantilly; Histoire de Daniel, à Gisors; Vie du Christ et Histoire de Tobie aux églises Saint-Pantaléon et Saint-Nicolas de Troyes, etc.). L'usage du vitrail est graduellement abandonné au XVII^e siècle. Seuls les ateliers de Troyes produisent encore quelques pièces remarquables (sujets empruntés à la vie de Henri IV et de Louis XIII, par Linard Gauthier, au musée de Troyes.).

Les derniers travaux importants des ateliers de Paris sont : la verrière de Perrin, d'après un carton de Lesueur pour l'église Saint-Gervais (fragments recueillis au musée Carnavalet) et les vitraux de l'ancien charnier de Saint-Etienne-du-Mont. L'art du vitrail, complètement sacrifié au XVIII^e siècle, a été quelque peu remis en honneur dans la seconde moitié du XIX^e, à la faveur du mouvement historique et archéologique qui a réhabilité les arts au Moyen âge (vitraux de l'histoire de Jeanne d'Arc, à la cathédrale d'Orléans, par Jacques Galland, en 1895). Vers cette époque, la construction en fer, en créant dans les édifices de larges baies, a quelque peu favorisé une renaissance du vitrail (verrières du palais du Trocadéro en 1878; de la galerie des machines à l'Exposition universelle de 1889; de la Salle des Fêtes de l'Exposition de 1900; du  musée de Dunkerque; etc.). (NLI).