蔡伦，字敬仲，是桂陽郡人。蔡伦进宫成为宦官后，很快就从低等级的小黄门（宦官的一种职称）升迁至黄门侍郎，专门负责宫内宫外的事务传达，王侯如果想进宫拜见皇上，也要经过他的引导，宴会上的座次安排也是蔡伦负责。
当时章帝后宫有一位宋贵人，她的儿子刘庆本是太子，可是窦太后不喜欢她，蔡伦便献计给窦太后，逼迫宋贵人自杀，把太子贬为清河王，随后，窦太后找了个借口，把另一位妃子梁贵人贬为平民，而梁贵人的儿子刘肇则被窦太后立为太子，并且由窦太后亲自抚养。公元88年，汉章帝去世，年仅十岁的刘肇成为汉和帝，由窦太后执掌朝政。蔡伦因对窦太后有功，不久就升任为中常侍，专门料理和帝的衣食起居，还参与朝廷事务的决断。
公元97年，窦太后去世，和帝开始掌权。公元102年，和帝立邓绥为皇后，蔡伦很快便成为邓皇后的心腹。邓皇后喜爱写字画画，蔡伦便向皇帝上书，请求担任尚方令，皇帝答应了。尚方令是专管宫廷手工作坊和器具物件的官员，邓皇后习字绘画的工具都要经过蔡伦的细致检查。
有一次，蔡伦去民间手工作坊视察，看见河边有一位妇女把丝絮铺在薄竹席上，再把竹席进入水中来回晃荡洗涤，洗好之后，竹席上通常会留下一层薄薄的丝絮残渣。蔡伦在这层残渣处于半干半湿的状态时揭了下来，一看竟可以在上面写字，他心里便突然生出一个设想，如果把树皮、布片、麦杆之类的废物浸水，使其充分吸水饱和，然后用木槌打烂，再经过一系列的加工，是不是就能生产出纸张呢？想到这儿，蔡伦急匆匆赶回宫中，连忙命宫廷作坊收集原材料，又是煮又是捶，试验了好多次后，终于造出了纸。随后，蔡伦把制出来的纸，连同制作工艺一同进献给汉和帝，和帝一看非常高兴，命令全国大力开发。因为原料简单，容易寻找，制作工艺也不复杂，这种纸很快就得到了全国百姓的推崇，为了纪念蔡伦的造纸术，人们把他制作出来的纸命名为“蔡侯纸”。
其实早在西汉时期，我国就已经有了纸张的生产，魏晋南北朝时期，纸张的使用范围波及全国，造纸技术也比之前先进了很多，造纸原料也变得多种多样，纸张的名字更是令人眼花缭乱，有竹帘纸、藤纸、鱼卵纸等。
中国人发明的纸张不但在国内畅销，在亚洲其他国家也很受欢迎，他们千方百计想得到中国造纸术的秘密，不过朝廷一直保密不外传。直到唐朝，阿拉伯人俘虏了一批中国造纸工人，造纸术这才传向国外，很快地，阿拉伯国家全都用上了中国造纸术造出来的纸张。随后，造纸术又被阿拉伯人带到了欧洲，取代了欧洲人的羊皮纸和牛皮纸；在希腊、罗马和埃及，由于造纸术的传播，当地的莎草纸也逐渐被取代。
有了蔡伦的造纸术，古代百姓的生活方便了很多，在纸张还没有被发明出来的时候，人们都在竹简上写字，往往写完了一卷竹简，一篇文章都还没写完，而且竹简搬运起来也很麻烦。早期的纸张虽然让人们从笨重的竹简中解放出来，可当时的技术并不先进，制作出来的纸经常会出现渗墨、破裂的情况，直到蔡伦发明了植物纤维纸以后，人们的写作才真正开始便利起来。蔡伦的造纸术和指南针、活字印刷术、火药并称为古代四大发明，它们是中华民族引以为傲的宝藏，为世界文化的发展和传播做出了重要贡献。
汉和帝死后，年仅几个月的太子即位，可惜没多久也死了，邓皇后便找来和帝的侄子，清河王刘庆的儿子刘祜做皇帝，这便是汉安帝。朝政暂时由邓太后把持，蔡伦被封为龙亭侯。公元119年，蔡伦升任长乐太仆，文武百官对他十分敬畏。然而好景不长，公元121年，邓太后驾崩，汉安帝执政，因为蔡伦曾和窦太后一起陷害过安帝的祖母宋贵人，还把安帝的父亲从太子贬为清河王，蔡伦知道安帝不会放过自己，索性自杀谢罪。