蔡伦认真总结了前人的经验，他认为扩大造纸原料的来源，改进造纸技术，提高纸张质量，就可以使纸张造价降低产量增大为大家接受。蔡伦首先使用树皮造纸，树皮是比麻类丰富得多的原料，这可以使纸的产量大幅度的提高。树皮中所含的木素、果胶、蛋白质远比麻类高，因此树皮的脱胶、制浆要比麻类难度大。这就促使蔡伦改进造纸的技术。西汉时利用石灰水制浆，东汉时改用草木灰水制浆，草木灰水有较大的碱性，有利于提高纸浆的质量。
决定好制作的原料和程序之后，蔡伦亲率皇家作坊中的技工来到一个名叫凤凰谷的地方，开始试制纸张。他们找来石臼，拿来竹帘、筛网等工具，就地取材。他们剥下树皮，用石臼捣碎、筛网过滤，然后再捣碎、过滤，反复操作，最后将制成的稀浆捞出来摊在竹帘或密密的筛网上，待晾干后揭下，便造出了最初的纸。
蔡伦带领工匠一连干了数日，共造出数十张比较满意的“产品”，蔡伦将它取名为“纸”。这“纸”体轻质薄，表面光滑，很适合写字。回宫后，蔡伦将纸进献给汉和帝。汉和帝试用后龙颜大悦，当天就驾临凤凰谷，查看了造纸的过程。回宫后，汉和帝不但重赏了蔡伦，还诏告天下，推广造纸技术。东汉元初元年（公元114年），汉安帝封蔡伦为“龙亭侯”，赐三百户，不久又加封其为“长乐太仆”。人们后来就把蔡伦发明的这种新的书写材料称作“蔡侯纸”。“蔡侯纸”名声大振后，造纸的地方自然也有了名气，人们便把凤凰谷中马涧河的这一段称为“造纸河”。
蔡伦改进造纸术后，造纸技术和纸张广为流传。东汉末年，东莱人左伯也是一位造纸能手。他造的纸比蔡侯纸更为白洁细腻。赵岐著的《三辅决录》中，提到左伯的纸、张艺的笔、韦诞的墨，说它们都是名贵的书写工具。笔、墨和纸并列，说明纸已是当时常用的书写材料。纸成为竹简、木牍、缣帛的有力竞争者，到了三四世纪就基本上取代了简帛，成为唯一的书写材料，这就有力地促进了文化的发展与传播。
这场书写的革命首先从中国东汉开始，3世纪时波及到朝鲜、日本。8世纪时，到了阿拉伯，十字军东征后到欧洲，最后到了美洲。这场革命，就全球而言，虽然过程缓慢，但效果显著，它推动了全球文明的发展，在人类的文明发展史上功不可没。世界历史告诉我们，正当欧洲千方百计捆绑人们手脚，大搞禁欲主义、大搞经院哲学和神学传统教条的时候，在地球另一面的中国社会，蔡伦发明的植物纤维纸却正在大行其道，民族文化正在以其为载体促进着国家的繁荣和进步。这一时期的中国不乏“贞观之治”这样的盛世，应该说“纸文化”功不可没。蔡伦的造纸术是从12世纪到14世纪之间先后传到欧洲。欧洲从14世纪开始的文艺复兴，促进了资本主义的产生，而资本主义的产生促进了社会生产力的大发展和社会的进步，从而使欧洲以及世界的文明程度迅速提升。
如果再对中国古代的非官方文学作品做一个普查会发现一个很明显的现象，以东汉蔡伦时期为一个分界线文学作品数量有明显的增长。其原因就是用于记录文学作品的载体从奢侈品变成一个寻常百姓可以触手可及的东西。换句话说，早期用于记录事物的竹简和中期的绸缎变成纸了以后，有更多的人有了更多的机会记录该时期各种事件和物品，因此流传于世的文学作品数量就有了显著增长。
造纸技术被推广，是中华民族对世界文明做出的重大贡献，深刻影响了世界文明的发展。