蔡伦的科技发明创造虽然不少，但其中最重要的是改进造纸技术，发明"蔡侯纸"。
我国古代完全用纸代替简牍嫌帛作为记录文字的工具，是在蔡伦发明了新的造纸工艺技术之后。蔡伦在读书的时候，对于简牍的不便是深有体会的。因而他很早就产生了改进造纸技术，用纸记录文字的强烈愿望。自从担任尚方令之后，他就不断摸索改进造纸技术的方法。他总结前人经验，搜集民间技术，想到用破布和破渔网代替纤帛，以增加纸张纤维的致密程度。同时还掺杂进麻和树皮，提高纸张的韧性，并降低成本。在他的主持下，经过无数次的试验和改进，终于用廉价的破布、渔网、麻头和树皮，制造出了既轻便耐用又经济实惠的纸。这一伟大的创造发明，对人类文明作出了重要的贡献，为文化知识的积累和传播提供了必要的条件。
蔡伦造纸的工艺是这样的∶首先把树皮、麻头、破布和破渔网等原料切碎、煮烂，将其中的植物纤维分离出来。然后，再经过捶打，使纤维变得更加细小。再加入粘合物，溶入水中，就成了纸浆。然后用细帘一次次从纸浆中捞出均匀细薄的一层，晾干后，就成为纸了。蔡伦的造纸方法在当时是最为先进的，已经具备了原料处理、制浆、打浆、抄纸、干燥等多种工序。
