La fiorente manifattura dei panni lana può aver suggerito l'impiego della pila idraulica a magli multipli per battere gli stracci, da cui si ricavava la poltiglia per la pasta da carta, eliminando così il mortaio di pietra e il pistone di legno azionato a mano usato dagli Arabi. Per eliminare, inoltre, l'inconveniente del facile deterioramento dei fogli, dovuto al collaggio con amido di frumento (causa principale dei divieti di impiegare la carta per atti pubblici delle cancellerie e dei notai), i Fabrianesi sostituirono alle sostanze amidacee la gelatina o colla animale, ricavata dal carniccio, scarto delle locali concerie. Altre importanti innovazioni ad essi attribuite sono il perfezionamento delle forme usate dai lavoranti e la filigranatura dei fogli che, osservati contro luce, lasciano intravedere i famosi segni inizialmente usati per riprodurre il marchio dei diversi fabbricanti di carta; una necessaria distinzione già praticata dai lanaioli, che imprimevano sui loro prodotti le "marche" di fabbricazione, i cui prototipi erano depositati in appositi registri della Corporazione. I segni, inizialmente assai semplici, formano le due lettere "I" e "O" dell'alfabeto, due circoli tangenti esternamente, due circoli concentrici, linee in croce terminate da circoli; a distanza di pochi anni, poi, il disegno si perfeziona e si raffina assumendo forme diverse e più eleganti, frutto della creatività dell'artigiano. Nel Trecento i segni più ricorrenti sono: il grifone, i fiori, il monte, il cappello, il leone, la cicogna, la corona, il cavallo, la campana, il becco, il mezzo cervo, la bilancia, il melograno, l'angelo, la mannaia, il giglio, il drago, il forcone, l'aquila, San Giovanni, la spada, mezza luna e stelle.
A monte del processo di lavorazione c'è l'opera di reperimento della "preziosa" materia prima consistente in partite di cenci che i mercanti convogliavano a Fabriano dai centri vicini, ma anche da Fano, Firenze, Perugia. I cenci, in genere divisi in "boni", "grossi", "vergati", "paratura" e "schuoso", dopo la pesatura erano trasportati nelle valchiere, dove il "cenciaio" provvedeva alle successive fasi di preparazione, cioè "scrollatura", "arcapatura" e "sceglitura". L'uso della calce lascia intendere che il processo proseguiva con le operazioni di macero e di battitura e con le pile a magli multipli, che completavano la trasformazione dello straccio in mezza spada. Nelle valchiere da "affiorare" la pasta veniva trasformata in fogli ad opera del lavorente, coadiuvato dal ponitore, mentre altri cartai provvedevano alla pressatura, allo stendaggio, alla collatura e di nuovo alla stenditura. Le successive operazioni di allestimento, quali la satinatura, piegatura e impaccatura, erano eseguite dai cialandratori (è infatti chiamato "cialandra" l'utensile per lisciare la carta) i quali, nelle loro botteghe entro le mura cittadine, provvedevano alla "affinatura" dei fogli per poi raggrupparli in risme ("aquaternare") pronte per la spedizione in balle, protette da carta grossolana (da imballaggio) e rivestite di pesante tela in previsione dei disagi e dei rischi da affrontare durante il trasporto.
I tipi di carta più in uso nei secoli XIV e XV erano: miglioramento, costoloni, fioretto, fiorettone, "da sogellare"; il formato del foglio era indicato con i termini piccolo, fino, piano, tondo, reale, grande e imperiale. Dal ritrovamento di sette registri contabili del mercante Lodovico di Ambrogio di Bonaventura, è possibile conoscere anche i prezzi dei vari formati: la carta di "miglioramento" è stimata dai 30 ai 34 bolognini di risma; la carta di "costoluni" 25 bolognini di risma; la carta più pregiata ha prezzi che variano da 3 a 7 libbre e 5 bolognini a risma.
Alla fine del XIV secolo, con Guido Napoletano Chiavelli, si ebbe un incremento nella produzione della carta, con l'acquisto di gualchiere da parte della sua famiglia rilevate da piccoli imprenditori eliminati dalla concorrenza.
L'importanza e la fama raggiunte dal prodotto fabrianese risultano anche dallo Statuto comunale del 1436 che, per comprensibili motivi di "utilità pubblica", vieta a chiunque di erigere, in un raggio di 50 miglia da Fabriano, edifici per fabbricare carta e di insegnare i segreti dell'arte a chi non risiede nel territorio del Comune, sotto pena del pagamento di 50 ducati. Qualche anno più tardi la proibizione è riconfermata con pene più pesanti per i trasgressori, ai quali si minaccia di venire considerati "ribelli", e quindi banditi dalla città, con la conseguente confisca dei beni. La cura con cui la magistratura locale protegge l'arte e i suoi segreti è evidente in un documento del 1445, quando i priori del Comune, preoccupati che con la morte del maestro Piero di Stefano, unico artigiano che esercita l'arte del "modularo" nella provincia della Marca, si spenga anche la sua professione, inducono l'anziano artigiano a promettere solennemente di insegnare l'arte a suo figlio o a qualsiasi allievo apprendista della sua bottega e di non costruire o riparare telai da usare fuori del distretto di Fabriano, sotto pena di pagare una multa di 100 ducati. L'artiere specializzato nella costruzione dei telai di legno - denominato "modularo" - è infatti una figura professionale di particolare importanza per la fabbricazione a mano dei fogli di carta. Lo strumento o utensile che esce dalle sue mani - detto forma o modulo - è costituito da un telaio di legno, sul quale è fissata una tela a maglie fitte, e da una cornice mobile o cascio, sempre di legno; la forma deve essere costruita in modo che, una volta immersa dal lavorente nel tino per prelevare la pasta da carta, possa, al momento della feltrazione, sopportare il carico di acqua e fibra senza subire deformazioni.
Il quadro della produzione della carta a Fabriano muta completamente agli inizi del Settecento, quando le cartiere in attività si riducono a tre. Per i cartai il declino dell'arte è dovuto alla nuova gabella, imposta dalla Reverenda Camera Apostolica, che incide dai 3 ai 15 paoli su ogni risma di carta esportata. In effetti la perdita di competitività dipende anche dal mancato aggiornamento delle tecniche di lavorazione concernenti l'imbiancamento, l'uso di incollaggi più dolci, il perfezionamento delle carte per la stampa e per il disegno, miglioramenti introdotti invece con successo dalle industrie francesi, tedesche, inglesi, olandesi.
Sul finire del XVIII secolo si avvertono i primi sintomi di ripresa e, nel 1786, monsignor Francesco Marazzani, governatore della città, dispone l'esenzione dei tributi per le attività manifatturiere a scapito del settore primario.
Nel 1796 tra le principali industrie si annoverano 6 cartiere con 148 operai, 10 concerie con 117 addetti, 2 fabbriche di feltri con appena 12 unità lavorative; l'industria della lana una volta molto fiorente, sopravvive con 3 laboratori di calzette e 27 addetti.
Finita l'epoca delle arti, la ripresa del settore cartario a Fabriano è attribuita all'opera di Pietro Miliani (1744-1817) che, da modesto dipendente, diviene prima "conduttore" e poi proprietario di cartiere. Dalla associazione con Antonio Vallemani, nobile fabrianese, nasce nel 1782 la Cartiera Miliani che, in breve tempo, raggiunge un alto grado di efficienza degli impianti e di sviluppo commerciale.

(tratto dall'inventario di Allegra Paci)