Kirjoitusjärjestelmä, jota kutsutaan teknisesti käsikirjoitukseksi tai ortografiaksi, koostuu joukosta näkyviä merkkejä, muotoja tai rakenteita, joita kutsutaan merkeiksi tai graafeiksi ja jotka liittyvät johonkin kielijärjestelmän rakenteeseen. Karkeasti sanottuna, jos merkki edustaa merkityksellistä yksikköä, kuten morfeemia tai sanaa, ortografiaa kutsutaan logografiseksi kirjoitusjärjestelmäksi; jos merkki edustaa tavua, sitä kutsutaan tavukirjoitusjärjestelmäksi; jos merkki edustaa tavun segmenttiä, sitä kutsutaan konsonanttipainotteiseksi kirjoitusjärjestelmäksi tai vokaalittomaksi tavukirjoitusjärjestelmäksi; ja jos merkki edustaa foneemia, sitä kutsutaan aakkoskirjoitusjärjestelmäksi. (Foneettiset aakkoset, kuten Kansainvälisen foneettisen yhdistyksen (International Phonetic Association) kehittämä kansainvälinen foneettinen aakkosto, on tarkoitettu minkä tahansa suullisen kielen siirtämiseen yleiseen kirjoitusasuun). Hangulin kaltaista kirjoitusjärjestelmää, joka perustuu foneemin taustalla oleviin artikulaatio-ominaisuuksiin (kuten ääntämiseen ja artikulaatiopaikkaan), kutsutaan featuraaliseksi kirjoitusjärjestelmäksi. Näitä suhteita voidaan kuvata seuraavasti:
Vaikka näistä eri kirjoitustyypeistä tunnetaan suhteellisen puhtaita esimerkkejä, useimmissa yleisiin tarkoituksiin käytetyissä kirjoitusjärjestelmissä yhdistyvät useamman kuin yhden tyypin ominaisuudet.
Kuvamerkit, kuten kansainvälisen lentokentän informaatiokyltit (sikäli kuin niitä voidaan oikein kutsua kirjoitukseksi), voivat sisältää eksplisiittisiä kielellisiä viestejä vain siksi, että lukijan on valittava niistä äärimmäisen rajallinen joukko vaihtoehtoja. Tällaisesta kirjoituksesta ei ole juurikaan hyötyä uusien viestien välittämisessä, koska niiden purkamiseen ei ole olemassa yleissopimusta, eikä se näin ollen voi olla yleinen kirjoitusjärjestelmä. Se voi kuitenkin palvella rajoitettua joukkoa tarkoituksia tehokkaasti.
Kaikki yleiset kirjoitusjärjestelmät analysoivat kielellisen muodon merkityksen tai äänteen osatekijöiksi. Kiinalainen kirjoitus on ensisijaisesti logografinen kirjoitus; kukin sana tai morfeemi esitetään yhdellä graafilla tai merkillä. Kaksi sanaa, vaikka ne kuulostaisivat täsmälleen samalta, esitetään täysin erilaisilla merkeillä. Mutta koska kielen erottuvien sanojen määrä voi nousta kymmeniin tuhansiin (kirjoitetussa englannissa on yli 500 000 sanaa kirjattua sanastoa), ulkoa opittavien logografisten merkkien määrä on erittäin suuri.
Syltit tarjoavat jokaiselle erilliselle tavulle erottuvan symbolin. Tavu on vokaaliäänteestä tai konsonantti- ja vokaaliäänteiden yhdistelmästä koostuva puheen yksikkö; äänteet pa, pe, pi, po, pu ovat eri tavuja ja ne on helppo erottaa toisistaan sanassa. Sanassa paperi on kaksi tavua, pa-per. Lineaari B:n kaltaisessa tavukirjoituksessa, joka on noin 1400 eaa. peräisin oleva mykeneläinen kirjoitustapa, olisi jokaiselle tavulle oma kuvaaja. Tavut ovat puheen helpoimmin erotettavia yksiköitä, ja näin ollen varhaisimmat äännepohjaiset eli fonografiset kirjoitusjärjestelmät ovat tavukirjoitusjärjestelmiä. Vaikka tavujen määrä kielessä vaihtelee huomattavasti kielestä toiseen, se on aina melko suuri, joten toimivan tavukirjaston laatimiseen saatetaan tarvita joitakin satoja kuvaajia. Tällöinkin tällaiset kirjoitusjärjestelmät ovat kaikkea muuta kuin yksiselitteisiä, sillä mikä tahansa tavujono voidaan lukea usealla eri tavalla. Tällaisen kirjoituksen lukeminen riippuisi lukijan ennakkotiedoista ja kyvystä työskennellä asiayhteyden perusteella sekä jonkinlaisesta arvailusta.
Konsonanttipainotteiset kirjoitusjärjestelmät, kuten nimikin kertoo, esittävät tavun konsonanttiarvon jättäen huomiotta vokaalisen elementin. Tällainen järjestelmä edustaisi siis tavut pa, pe, pi, po, pu yhdellä merkillä. Tällaisissa kirjoitusjärjestelmissä on kuvaajat konsonanttiäänille mutta ei vokaaliäänille, minkä vuoksi on jonkin verran arvailua sen määrittämisessä, mikä tavu on edustettuna. Tätä epäselvyyttä ei kuitenkaan pitäisi korostaa liikaa. Kun konsonanttijärjestelmää käytetään kuvaamaan englannin kaltaista kieltä, jossa vokaalit erottavat toisistaan juurimorfeemit (englannissa pat, pet, pit, pot, put ovat kaikki eri morfeemeja), vokaalin poisjättäminen johtaa erittäin epäselvään kirjoitettuun ilmaisuun, jonka ymmärtää vain lukija, jolla on jo hyvä käsitys kirjoitetun viestin sisällöstä. Seemiläisissä kielissä, kuten hepreassa ja arabiassa, vokaaleja edustavien merkkien puuttuminen on kuitenkin paljon vähemmän vakavaa, koska näissä kielissä vokaalierot eivät yleensä erota morfeemeja toisistaan. Vokaalierot merkitsevät taivutusmuotoja, kuten aikamuotoa ja aspektia, joilla on jonkin verran merkitystä merkityksen esittämisen kannalta, mutta jotka ovat helpommin löydettävissä asiayhteydestä ja jotka eivät todennäköisesti muuta kokonaismerkitystä. Kielen morfofoneemisen rakenteen ja ortografiatyypin välisen läheisen suhteen huomiotta jättäminen on johtanut siihen, että jotkut tutkijat ovat aliarvioineet konsonanttikirjoitusjärjestelmien tehokkuutta ja ehkä yliarvioineet aakkosten keksimisen keskeisen merkityksen länsimaisen kulttuurin kehitykselle.
Alfabeettiset kirjoitusjärjestelmät edustavat kielen fonologista rakennetta. Puhekielen pienin lausuttava segmentti on tavu, mutta tavu voidaan analysoida sen taustalla oleviin erotteleviin ainesosiin, joita kutsutaan foneemeiksi. Tavu pa tuotetaan johtamalla ilmapatsas äänihuulten läpi, mikä muodostaa vokaalisen elementin, jota rajoittaa alussa huulten kautta tapahtuva äkillinen ilmapäästö, mikä muodostaa konsonanttielementin. Aakkosten tavoitteena on analysoida tavu sen taustalla oleviin konsonantti- ja vokaaliosiin. Esityksen taloudellisuus johtuu siitä, että pienestä määrästä näitä osatekijöitä voidaan muodostaa suuri määrä tavuja. Aakkosilla, jotka koostuvat 21 konsonantista ja 5 vokaalista, voidaan tuottaa 105 yksinkertaista konsonantti-vokaali-silppua ja yli 2 000 konsonantti-vokaali-konsonantti-silppua. Lyhyesti sanottuna aakkoset voivat edustaa kaikkia fonologisia eroja. Aakkoset soveltuvat erityisen hyvin sellaisen kielen esittämiseen, jossa morfologiset erot on merkitty fonologisina eroina; ne eivät ole yhtä käyttökelpoisia kiinan kaltaisessa kielessä, jossa yksi tavu edustaa suurta määrää morfeemeja. Kiinaa varten logografinen järjestelmä on tehokkaampi.
Fyysiset kirjoitusjärjestelmät käyttävät hyväkseen sitä, että edes foneemit eivät ole puheen analyysin perustavimpia yksiköitä. Pikemminkin foneemit voidaan analysoida erottavien piirteiden joukoiksi. Kirjainten n ja d edustamilla foneemeilla on yhteinen piirre, jonka mukaan kieli koskettaa ylähampaiden yläpuolella olevaa alveoliharjaa. Luonnollisissa kirjoitusjärjestelmissä konsonantteina ja vokaaleina kuvatut äänteet analysoidaan niiden yhteisiin ja erotteleviin piirteisiin. Esimerkkejä kirjoitusjärjestelmistä, joissa käytetään ainakin osittain featural-lähestymistapaa, ovat korealainen Hangul-kirjoitus, jonka perimätiedon mukaan loi kuningas Sejong 1400-luvulla, ja Pitmanin pikakirjoitus, joka on Isossa-Britanniassa 1800-luvulla keksitty nopean kirjoittamisen järjestelmä. Hangul-kirjoituksessa vokaalit esitetään pitkillä vaaka- tai pystysuorilla viivoilla, jotka erotetaan toisistaan pienillä merkeillä, kun taas konsonantit esitetään kaksiulotteisilla merkeillä, jotka viittaavat niihin liittyviin artikulaatioihin: viivapareilla, jotka kuvaavat huulet yhdessä, kieltä, joka koskettaa suupieliä, avointa kurkkua ja muuta vastaavaa. Koska fonologinen järjestelmä on järjestetty noin tusinan verran tällaisten piirteiden ympärille, tehokas käsikirjoitus voidaan rakentaa 24 perusgrafiikasta. Lisäksi tällainen käsikirjoitus tekee tavuista visuaalisesti erottuvia järjestämällä ne lohkoihin nopean lukemisen helpottamiseksi. Tällaiset ominaisuudet saivat brittiläisen kielitieteilijän Geoffrey Sampsonin sanomaan:
Olipa se lopulta paras kaikista ajateltavissa olevista korean kielen kirjoitusasuista tai ei, Han’gul on kiistatta luokiteltava yhdeksi ihmiskunnan suurimmista älyllisistä saavutuksista.
Kään ortografia ei ole puhdas järjestelmä. Selkein esimerkki logografisesta kirjoituksesta, kiinan kieli, koostuu paitsi merkityksiä kuvaavista merkeistä myös äänteiden samankaltaisuuteen perustuvista toissijaisista merkeistä vaikeasti kuvattavien merkitysten esittämiseksi. Se perustuu siis sekä sanoihin että äänteisiin perustuviin periaatteisiin. Toisaalta aakkoset, jotka ovat ensisijaisesti äännepohjaisia, käyttävät myös kiinteitä kirjainjonoja saman merkitysyksikön esittämiseen, vaikka kyseisen yksikön ääntäminen vaihtelee eri yhteyksissä. Niinpä esimerkiksi juuren photo yhteinen kirjoitusasu säilyy sanoissa photograph ja photography, vaikka ne lausutaankin hieman eri tavoin. Sitä vastoin aakkoset tarjoavat usein erilaisia graafisia esityksiä homofoneille (sanoille, jotka kuulostavat samanlaisilta mutta joilla on eri merkitys), jotta niiden merkitykset voidaan erottaa selvemmin toisistaan, kuten sanoissa meat, meet, mete; pain, pane; be, bee. Morfeemiyksikkö on niin olennainen lukuprosessin kannalta, että jotkut kielitieteilijät ovat päätelleet, että jotta ortografia olisi käytännöllinen ja tehokas, on tärkeämpää tarjota muuttumaton visuaalinen muoto kullekin merkitysyksikölle kuin kullekin äänneyksikölle.
Kirjoitusjärjestelmän muokkaaminen siten, että se soveltuisi monenlaisiin kulttuurisiin tarkoituksiin, edellytti muitakin kehityskulkuja kuin kielellisen muodon esittämiseen tarkoitetun kirjainjärjestelmän keksiminen. Nopean ja tarkan tunnistamisen helpottamiseksi kirjoitusmuotoa parannettiin ottamalla käyttöön välilyöntejä sanojen väliin, kehittämällä konventioita välimerkkejä ja kappalejakoa varten ja yksinkertaistamalla graafisia muotoja. Tämä kehitys jatkui kirjapainon keksimisen ja kirjasintyyppien keksimisen myötä (ks. typografian historia). Ja kirjoitusjärjestelmän esteettisten ominaisuuksien hyödyntämiseksi kehitettiin taiteellisia kirjoitusmuotoja (ks. kalligrafia).