蔡伦从小就到皇官里去当太监，担任职位较低的职务——小黄门，后来得到汉和帝信任，被提升为中常侍，参与国家的机密大事。他还做过管理宫廷用品的官——尚方令 ，监督工匠为皇室制造宝剑和其他各种器械，因而经常和工匠们接触。劳动人民的精湛技术和创造精神，给了他很大的影响。
当时，蔡伦看到大家写字很不方便，竹简和木简太笨重，丝帛大贵，丝绵纸不可能大量生产，都有缺点。于是，他就研究改进造纸的方法。 蔡伦总结了前人造纸的经验，带领工匠们用树皮麻头、破布和破鱼网等原料来造纸。他们先把树皮、麻头、破布和破鱼网等东西剪碎或切断，放在水里浸渍相当时间，再捣烂成浆状物，还可能经过蒸煮，然后在席子上摊成薄片，放在太阳底下晒干，这样就变成纸了。
用这种方法造出来的纸，体轻质薄，很适合写字，受到了人们的欢迎。东汉元兴元年(公元一0五年)，蔡伦把这个重大的成就报告了汉和帝，汉和帝赞扬了他一番。从此，全国各地都开始用这样的方法造纸。
造纸技术很复杂，不可能是某一个人凭空想出来的;事实上，在蔡伦之前，劳动人民已经用植物纤维来造纸了。所以我们不能说纸是蔡伦发明的，但是也应该肯定蔡伦对改进造纸技术是有很大贡献的。
蔡伦带领工匠改进造纸方法，造出了质量较高的纸。他提出用树皮、麻头、破布、破鱼网来做原料，也是造纸技术的一大进步。这些原料来源广泛，价钱便宜，有的还是废物利用，因此可以大量生产。至于用树皮做原料,更是一个新的发现。后代人用木浆造纸，就是蔡伦用树皮造纸的启发。
蔡伦改进造纸方法成功，这是人类文化史上一件大事。从此，纸才有可能大量生产，给以后书芨的印刷创造了物质条件。
在蔡伦以后，别人又不断把他的方法加以改进。蔡伦死后大约八十年(东汉未年)又出了一位造纸能手，名叫左伯。他造出来的纸厚薄均匀，质地细密，色泽鲜明。当时人们称这种纸为“左伯纸”。可惜历史上没有把左伯所用的原料和制造方法记载下来。