西汉时期纸的生产数量不多，尚无法取代传统的书写材料，因此，仍大量使用简牍、缣帛。由于它们不适合老百姓用来记载文字，严重制约了文化的传播与发展。就在这时，一个重要的历史人物出现了，他就是蔡伦。
蔡伦是东汉时期桂阳郡耒阳县人。耒阳是湘江的一条支流，地肥水美，茂林修竹，是有名的鱼米之乡。蔡伦就出生在耒阳县一个普通农民家庭。
过去上学是请私学里的先生，蔡伦家里穷请不起先生，但他聪明伶俐，跟着邻居上私学的孩子认识了好多字。蔡伦很小的时候，继位不久的汉章帝刘旭常到各郡县挑选幼童入宫。公元75年，蔡伦被选入洛阳宫内为太监，当时他15岁。
在宫廷里，蔡伦人生地疏，小孩子思念父母，几次背着人哭了，可是他擦干眼泪，在人前笑嘻嘻的。因为他聪明伶俐会办事，又识文断字，很快得到汉章帝和正宫娘娘窦皇后的喜爱，窦皇后让他当了个太监小头目小黄门，后来又提拔他为黄门侍郎、中常侍。
平日里，宫内有要事向朝廷禀报，或者皇帝有要事向后宫传达，都是蔡伦的职责；要是各地诸侯王朝见皇帝或者皇后，必须经蔡伦去通报请准，皇上皇后要召见大臣或者宴请诸侯王，安排座位次序也是蔡伦的事，可以说在太监里面也是非常荣耀的事情。
蔡伦跟随在皇帝皇后身边，看到皇帝上朝要批阅很多大臣的奏章。当时的奏章都是写在简牍上。成捆的竹简都是太监用车拉来，几个人抱着抬着放到皇帝的御案前，堆成小山样的一堆，皇上每天在案几上展卷批阅，连篇累牍，十分笨重，蔡伦累得腰酸背疼的。
看皇上每日批阅大量简牍帛书，劳神费力，蔡伦就想着能制造一种更简便廉价的书写材料。在宫里枯坐也不是个办法，蔡伦决定出去走走，看看民间有什么好办法。因为东汉宫廷太监都笃信道教，蔡伦决定去道教福地升仙观去，拜拜驾鹤升仙的神仙王子晋。
这一天，蔡伦带几名小太监出了洛阳城南门，渡过洛河，走过夹河滩，又渡过伊水，到了离城约15千米的缑氏县附近的陈堡谷，也就是凤凰谷。只见这里的河水溪流清澈，两岸树茂草丰，鸟语花香，景色十分宜人。河面上渔歌袅袅，渔人在捕鱼；河岸桑林里蚕农匆匆，正在采桑养蚕。正要渡河，蔡伦忽见溪水中积聚了一簇枯枝，上面挂浮着一层薄薄的白色絮状物，不由眼睛一亮，蹲下身去，用树枝挑起细看。
只见这东西扯扯挂挂，犹如丝绵。蔡伦想到皇家作坊里制作丝绵，茧丝漂洗完后，总有一些残絮遗留在篾席上。篾席晾干那上面就附着一层由残絮交织而成的薄片，揭下来可以在上面写字。他眼中一亮，溪中东西和那残絮十分相似，也不知是什么东西。蔡伦立即命小太监找来河旁蚕农询问。蚕农说：“这是涨河时冲下来的树皮、烂麻，扭一块儿了，又冲又泡，又沤又晒，就成了这烂絮！”“这是什么树皮？”蔡伦急切地问。“那不，岸上的构树呗！”蚕农说。构树其实就是楮树，是一种落叶乔木，树皮纤维长而柔软，是造纸的好原料。蔡伦放眼望去，两岸构树郁郁葱葱，满眼绿色，造纸的主意灵光顿现，脸上漾起笑意。他顾不上拜神求仙，急忙命太监快马回京城找来皇家作坊中的技工，在缑氏县开始了试制纸张。
蔡伦他们找来石臼，拿来竹帘、筛网等工具，就地取材，剥下构树的树皮，用石臼捣碎，用筛网反复过滤，再捣碎制成稀浆，捞出后摊在竹帘或者密密的筛网上，摊成均刀的薄薄一层，待晾干后揭下。蔡伦试着在纸上写字，发现纸容易破烂。于是，他又将破布、烂渔网捣碎，将制丝时遗留的残絮，掺进浆中，再制成的纸便不容易扯破了。为了加快制纸进度，蔡伦又指挥大家盖起了烘焙房，湿纸上墙烘干，不仅干得快，且纸张平整，大家心里乐开了花。
蔡伦带领着工匠一连干了数日，造出十数张比较满意的纸张，这才收拾行装回到了京城。
第一批用树皮和麻料造出“高级”东西，蔡伦给它取名叫“纸”。这种纸体轻质薄，虽然没有帛那样白，但也很洁净，而且质地很均刀，很光滑，很适合写字。
蔡伦把造出的纸张献给了汉和帝，汉和帝试用后龙颜大悦，当天就驾临造纸作坊，现场查看了造纸过程，然后命蔡伦继续研制，大规模生产。
蔡伦考虑缑氏县距离洛阳还是远了点，并且多丘陵，要大规模造纸还需改进技术，于是决定选择一处距离京都不能太远，并且更适合大规模造纸的地方。蔡伦带着工匠出洛阳城，沿着洛河一路东行。洛河从西边山里流来，在平原上一路蜿蜒。东汉的汉都城洛阳就在洛河北岸依河而建。这一条白练般的洛河绕帝都而东，两岸绿杨碧柳，红蓼白萍，河中碧水银滩，鸭戏鱼游；白天舟楫穿梭，夜晚渔火明灭，甚有诗情画意。每到春天，城中年轻女子都到河边踏青郊游，红尘紫陌，真个一派繁华。
蔡伦一路东行，两岸村邑不绝，绿树蓝瓦，走到了河北岸距离洛阳约7千米的一处地方。这里北边有从洛阳城流来的阳渠，蜿蜒向东南经古老的商城、鸿陂池，最后流入了洛河，南边有古老的洛河，地域开阔。同时，离这里不远的邙山上有非常多的构树，平原上有很多地方种植苎麻，原料充足；水源充足，适合造纸取水排水，阳渠和洛河都可水运，运输方便。蔡伦决定在此建立大规模的造纸作坊。造纸坊很快建立起来，盖了了一批屋舍，招募了一批工匠。蔡伦不仅建设了打浆池，还改进了工艺，先把树皮捣烂，麻头、破布等东西剪碎或切断，加入生石灰，放在水里浸泡，再用大锅蒸煮，改进了纸浆的质量，打成细浆后，在方框固定的竹帘篾片上摊成平展的薄片。
蔡伦又指挥大家盖起了烘焙房，在房里生起炉火，把湿纸上墙，很快烘干了。不仅干得快，而且纸张平整。
蔡伦几经试验，终于在114年又造出一大批纸。蔡伦既兴奋又紧张，慢慢把纸撕下，高兴地大叫：“这的确是张完整的纸啊！”这种纸既白又轻，又有韧性，实在是前所未见的好东西。蔡伦又在纸上写上字看看效果，果然非常理想，兴奋地说：“成功了，这张纸比原来的丝纸吸墨快，而且不容易散开，这才能算是真正的纸啊！”