蔡伦约东汉永平四年（公元61年）生；建光元年（公元121年）卒。出身于普通农民家庭的蔡伦，从小便随父辈种田，由于他聪明伶俐，因此很讨人喜欢。

汉章帝刘旭（公元56年 - 58年）即位后，常到各郡县挑选幼童入宫。永乐十八年（公元75年）蔡伦被选入洛阳宫内为太监，当时他约15岁。他读书识字，成绩优异，于建初元年（公元76年）任小黄门（宦官中职务较低者）。

此后，蔡伦任黄门侍郎，掌管宫内外公事传达及引导诸王朝见、安排就座等事。当时正宫窦太后无子，在窦太后的指使下，蔡伦诬陷章帝妃子宋贵人“挟邪媚道”，通令她自杀，而宋贵人所生太子刘庆被贬为清河王。窦后又指使人投“飞书”（匿名信）诬陷章帝妃梁贵人，强夺其子刘肇为养子并立为太子。

公元88年，章帝驾崩，10岁的刘肇登基，为和帝，由窦太后听政。蔡伦因功被提拔为中常侍，随侍幼帝左右，参与国家机密大事，秩俸二千石，地位与九卿等同。永平九年（公元97年），窦太后卒，和帝亲政。永元十四年（公元102年）和帝立邓绥为皇后，蔡伦立即投靠邓皇后。

由于邓绥喜欢舞文弄墨，蔡伦便投其所好兼任尚方令，主管宫内御用器物和宫廷御用手工作坊。在此期间，他总结西汉以来造纸经验，改进造纸工艺，利用树皮、碎布（麻布）、麻头、鱼网等原料精制出优质纸张，于元兴元年（公元105年）奏报朝廷，受到和帝称赞，造纸术也因此而得到推广。

同年，和帝卒，邓后所生百日婴儿即位，不到二年又卒。邓后再立13岁皇侄刘祜嗣位，是为安帝。刘祜是清河王刘庆之子，但由于他即位初期仍由邓太后把持朝政，蔡伦继续受到重用，被封为“龙亭侯”（封地在今陕西洋县），从此进入贵族行列。由他监制的纸被称为“蔡侯纸”。

之后，蔡伦又被提升为长乐太仆，相当于大千秋，成为邓太后的首席近侍官，受到满朝文武的奉承。正当他权位处于顶峰之际。建光元年（公元121年）邓太后卒，安帝亲政。蔡伦因为当初受窦后指使参与迫害安帝祖母宋贵人致死、剥夺刘庆的皇位继承权而被审讯查办。下令让蔡伦自己到廷尉（法官名）那里认罪。蔡伦耻于受辱，于是沐浴后穿戴整齐衣服、帽子，喝毒药而死。他的封地被废除（收回）。

蔡伦一生在内廷为官，先后侍奉4个幼帝，投靠两个皇后，节节上升，身居列候，位尊九卿，却以惨死告终。但他在兼管尚方时，推动了手工业工艺的发展，被称为东汉时期的科学家。因而留名后世，得到史学家的首肯。