早在西汉（公元前206一公元25年）初就已有用废旧麻绳头和破布为原料制成的麻类植物纤维纸。1986年甘肃天水市放马滩西汉墓中出土绘有地图的麻纸，年代为文帝、景帝（公元前179一前141年）之时。1957年西安市灞桥也出土不晚于武帝（公元前141一前87年）时的麻纸。东汉定都洛阳后，西汉麻纸得以继续发展。蔡伦在掌管宫内文书档案时也深感"帛贵而简重，并不便于人"，于是他决定造出比西汉更好的纸。为此，他总结前代及同代造麻纸的技术经验，组织生产优质麻纸。在他的推动和组织下，至迟到公元二世纪初的东汉时期，我国已经完成了具有重大意义的造纸革新技术。 
　　首先，采用了多种植物原料，解决了造纸原料来源不足的问题。破麻布、麻头和破鱼网等废弃物资的利用，既增加了原料来源，又降低了造纸的成本，使广泛使用成为可能。 
　　其次，工艺上有比较大的进步。多种原料的利用，对工艺提出了新的要求，推动了造纸技术的改革。由于史书缺乏具体记载，难以详细了解当时的实际操作。推测起来，大概是先把原料洗涤后切断，经浸渍沤制，其间很可能已经采用加入石灰浆升温促烂和蒸煮等工序，再用力反复赛捣，分离出纤维，制成纸浆，然后用细帘子捞取纸浆，漏去水分，晾干，揭下来压平研光，就成为纸张。这些原理和工序在今天仍没有什么根本的改变。 
　　第三，造纸从此成为独立的行业。以前，纸只是纺织业漂絮沤麻的副产品，产量低，技术改进上也受到限制。 
　　古代缫丝时，好的蚕茧用来抽丝，次茧用来制作丝绵。用竹棍敲打浮在水面的竹蔑席上的蚕茧，是制作丝棉的一道重要工序。漂絮完毕，总会有一些残絮遗留在蔑席上，形成一层薄膜，晾干后就成为一张薄薄的丝绵纸。这种纸是动物纤维的丝绵纸，是制作丝绵的副产品。 
　　制麻的时候需要沤。在水中浸泡，捶打麻，也会有一些麻缕残留在席子上，干燥后就成了麻质植物纤维的纸。 
　　可见，由于工艺限制，原有的造纸工艺产量不多，成本过高，不直推广。新原料的开辟和新技术的采用，使造纸从纺织业中独立出来，这是造纸发展史上意义重大的转折点。从东汉以后，纸的生产得到迅速发展。 
　　蔡伦的另一造纸术贡献是皮纸制造工艺的探索和推广。皮纸是用树皮纤维制成的，其技术难度比麻纸更大。史料载"造意用树肤以为纸"的人，很有可能是蔡伦本人或其尚方下属。他长期主管御用器具的制造，掌握着充足的人力和物力，有条件汇聚各种经验，博采众长，并组织推广造纸技术研究和造纸术。用树皮做造纸原料，是比麻纸工艺改进更重大的创造发明，开创了近代木浆纸的先声，为造纸业的发展开辟了广阔的途径。 
　　麻纸和皮纸是汉代以来1200年间中国纸的两大支柱，中国文化有赖这两大纸种的供应而得以迅速发展。造纸技术的改进，使得人类梦寐的价廉质优书写材料终于诞生并迅速成长成熟。造纸术很快推广到全国各地，简续和缣帛逐渐被历史所淘汰。公元三到四世纪，纸已基本取代了落后的简帛而成了我国唯一的书写材料，有力地推进了我国科学文化的传播和发展。 
　　元初元年（公元117年）邓太后鉴于内廷所收藏的经传传抄多有错误，下诏命儒者刘珍及五经博士等人在东观校订经传，并令蔡伦监典此事。东观是洛阳宫内藏书及著述的地方。这批学者校订经书，是为了向全国提供经书的标准范本。这也是朝廷提供钦定经传纸本的开端。校订完成后要将所抄副本颁发给各个地方官，从而形成了大规模用纸抄写儒家经典的高潮，使纸本书籍成为传播文化最得力的工具。因此可以说蔡伦对造纸术的改革和推广传播普及都有一定的贡献。 
　　中国造纸技术起始于西汉，在东汉时期进行改进推广，东汉在造纸史中成为承上启下的阶段，蔡伦是这个历史阶段促进造纸术发展的核心人物，被称为技术革新者、组织者、倡导者、推广者，其历史地位应予肯定。 
　　魏晋南北朝（公元3一6世纪），造纸术获得了进一步发展，且开始向国外传播。我国造纸术最先传到朝鲜和越南。大约在隋朝末年（公元610年），由朝鲜传到日本。天宝十年（公元751年），唐朝的一些造纸工匠把造纸术带到了阿拉伯。十二世纪中叶，阿拉伯人又把造纸术传入了欧洲。又经过四百多年，造纸术传到美洲。十九世纪，澳洲也建起了造纸厂。这样，我国劳动人民发明的造纸术传遍了整个地球，为人类文明进步做出了不可磨灭的卓越的贡献。蔡伦的名字也随着造纸术的传播而传遍了世界，被史学家称之为中国古代科学家。