蔡倫是改進造紙術的發明家。在他之前已經有了麻紙。麻紙用廢舊麻繩頭和廢麻布、廢絲織物等做原料，經搗漿、晾乾製成紙。由於原料的局限，麻紙產量很小，蔡倫在世時，朝廷還為此詔告各州，進貢不要珍饈，“紙墨而已”。蔡倫位居“中常侍”，食俸二千石，僅次於三公，但權力極大，能參與軍機要務的決策，掌理文書，上承下達，口銜天憲，出入宮禁。因此，有人說，中國歷史上宦官參與國政，始於蔡倫。
蔡倫為什麼對造紙術感興趣呢?當時掌握東漢國政的鄧太后，為了向全國提供標準的經書，命蔡倫組織一批五經博士等鴻儒，先校訂經書，然後抄副本，頒發到各地。這就需要大量的紙張。為了完成使命、也為投鄧太后所好，蔡倫主動兼職“尚方令”。尚方令是管皇宮御用刀劍、器物的小官，蔡倫以中常侍屈尊，為的是儘快造出所需紙張。憑著天資聰敏，蔡倫在前人製造的絲織纖維紙基礎上，在洛陽造成第一張植物纖維紙。植物纖維紙主要用樹皮做原料，紙的質量比麻紙好。這是一項重大的技術創新，現代造紙技術的關鍵仍在植物纖維紙的範疇。
到公元2世紀時，蔡倫發明的東漢紙已在中國廣泛使用，由於工匠對造紙技術都保密，因此也很難外傳。可能在8世紀時，一些造紙工匠被阿拉伯人俘虜，造紙術才開始在中亞流傳，隨後逐漸傳遍阿拉伯世界。歐洲人從阿拉伯人那裡學到造紙技術始於12世紀。有了中國的東漢紙，歐洲才結束了使用羊皮和樺樹皮“紙”的歷史。
但是，史書上並沒有刻意記述蔡倫怎樣發明了造紙技術，留下來的都是關於他參與宮廷鬥爭的記錄。蔡倫15歲進宮，因機靈、能幹，得到竇皇后信任。竇皇后沒有兒子，妃子宋貴人所生的兒子被立為太子，這對竇皇后非常不利。在位的漢章帝最討厭妖邪那一套，於是，竇皇后就指使小蔡倫獲取宋貴人崇信、利用邪妖的“證據”。漢章帝震怒之下，逼令宋貴人自盡，並廢太子。這是蔡倫載入史冊的第一件大事。後來，竇皇后又用計奪梁貴人之子為自己的養子，並立為太子，這樣，漢章帝死後，竇皇后就變成了竇太后，臨朝聽政。小太監蔡倫從此一步登天，被提拔為“中常侍”。竇太后死後，漢和帝親政，他原本就不是竇太后所生，這下可有出頭之日了，第一件事是廢竇太后名號，認他的親娘;第二件事就是收拾蔡倫。可是蔡倫已經給自己看好了後路，漢和帝最寵幸的鄧皇后不僅出面保護蔡倫，而且繼續重用蔡倫。蔡倫平安地躲過一劫。
漢和帝死後，13歲的漢安帝即位，鄧皇后變成了鄧太后，與竇太后一樣把持了朝政。蔡倫又被封為龍亭侯，食邑三百戶，還被提升為長樂太僕，成為鄧太后的首席侍衛官。蔡倫成為能夠隨時接近皇帝、皇后、皇太后，受到滿朝文武敬奉的唯一一人，這是他一生權勢所能達到的頂峰。
鄧太后死了，漢安帝親政，又開始了一輪清算。此時，在宮廷為宦46年的蔡倫已年屆60。他不想再折騰下去了，沒等審訊到來，就穿上華麗的衣服，喝下毒酒，結束了生命。這也是他聰明絕頂的選擇。
後人看歷史，蔡倫為人類文明作出了巨大貢獻，但當時他的生命意義僅存於皇宮內那幾平方里的地方。