王充写《论衡》的时候，虽然已经有了粗糙的麻纸，但是还不适宜于写字，他的书是写在竹简木牍上的。王充去世后不久，蔡伦改进了造纸术，造出了适宜于写字的纸。从此以后，纸、墨、笔、砚就成了中国人写字的主要文具用品，合称为“文房四宝”。文房四宝不是同一个时候发明的，它们的出现有早有晚。笔和砚出现较早，墨和纸出现稍晚，按出现的顺序排列，应该是笔、砚、墨、纸。
文房四宝出现以前，人们最初把字凿刻在龟甲兽骨上，这就是甲骨文。后来又把字铸在青铜器上，这就是金文，或叫钟鼎文。春秋时候，笔出现了，刀笔并用，把字刻或写在竹简木牍上。最早的笔叫“聿”，是蘸了漆写字的。有了笔，很快就有了砚，那是用来调漆的。秦朝守长城的大将蒙恬改进了笔，做成了现在我蔡伦们常见的毛笔。笔改进以后不久，墨出现了。用砚磨墨，毛笔蘸了墨写字，就比用漆方便得多了。但是木简木牍太笨重，所以人们又把字写在绢帛上。秦汉时候，绢帛和简牍并用。绢帛虽然轻便，却也有价格昂贵的缺点，所以人们一直想寻找一种像绢帛那样轻便而价钱又便宜的东西用来写字。西汉时候，已经出现了用麻造的纸。这种麻纸很粗糙，还不适宜于写字，蔡伦就在用麻造纸的基础上，继续不断地进行新的试验。
蔡伦字敬仲，是东汉和帝刘肇至安帝刘祜时候的一位宦官。他为人正直，敢于给皇帝提意见，很得汉和帝的信任。蔡伦又是善于发明创造的人。他看到写字用的简牍太笨重，绢帛太昂贵，而当时已有的麻纸又不适宜于写字，就下决心一定要造出一种既便宜又便于写字的纸来。
蔡伦先仔细研究了前人造纸的经验，知道了制造麻纸的原瑚就是把麻的纤维捣烂，压成薄片。因为工艺很简单，造出来的纸就很粗糙。蔡伦想，如果把工艺搞得精细些，造出来的纸也许就会细腻而便于写字了。于是他开始把麻捣得很烂，压成很薄的纸。这样做，纸是比较细腻些了，但是还不够理想，因为麻里面还有不少粗纤维捣不烂，所以做成的纸仍然不适宜于写字，并且把能织麻布用的麻来造纸，成本也不便宜。
蔡伦进一步想，麻能造纸，是因为它有纤维，那么破布、破鱼网、树皮、麻头等不值钱的东西，也都含有纤维，是不是也能用来造纸呢？于是他又动手去做试验。他把破布、破鱼网、树皮、麻头等东西收集起来，先泡在水里，洗去污垢，再放在石臼里捣烂成浆，然后压成片，做成了纸。这样用不值钱的东西做原料造纸，纸造成了，成本也降低了。但是先前的缺点还存在，仍有一些捣不烂的纤维混在里面，做成的纸还不够光洁，还是不适宜于写字。
为了把纤维捣得更烂，使造出来的纸更加细腻光洁，蔡伦又在造纸用的破布、破鱼网、树皮、麻头等原料中加进了带腐蚀性的石灰等东西，一起放在石臼中春捣。结果，不但原料捣得更烂了，并且还意外地出现了漂白的作用，使得捣成的纸浆变成了白色。可是用这样的纸浆直接压制成的纸，仍然不能除掉那些实在捣不烂的粗纤维，并且由于放了石灰等东西，做成的纸又出现了许多细小的颗粒。
蔡伦又接着做试验。他把捣烂了的纸浆兑上水调稀，放在一个大木槽里，然后用细帘子去捞那浮在上面较细的纸浆。等细帘子结了一层薄薄而又均匀的纸浆以后，把它晾干，揭下来就成了一张洁白细腻的纸。这样蔡伦改进造纸术的试验终于成功了，造出了便于写字用的纸。这时候是汉和帝元兴元年（公元105年）。
蔡伦把自己改进造纸术的经过上奏汉和帝。汉和帝听了很高兴，叫蔡伦继续改进，扩大造纸的规模，造出更多更好的纸来。蔡伦没有辜负汉和帝的信任，果然造出了更多更好的纸。蔡伦在汉安帝的时候被封为龙亭侯，所以人们就把蔡伦造的纸叫做“蔡侯纸”。
蔡伦改进造纸术时试验成功的那一套操作过程，后来的人又不断地加以改进和完善，造出来的纸越来越精美。造纸用的原料，也因为各地方的出产不同，又有所扩大，如出产藤的地方，用藤皮作造纸原料；出产竹子的地方，用竹子作造纸原料；出产楮〔chǔ〕树较多的地方，用楮皮造纸；沿海地方，用海苔造纸。
造纸术的改进，对笔、墨、砚的要求提高了，使得笔、墨、砚也不断地有所改进，文房四宝之间形成了十分密切的关系。造纸术的改进，写字容易了，著书写文章的人越来越多，文化更加飞速地发展起来。造纸术的改进，对于中国的书法艺术和绘画艺术也产生了极大的促进作用。东汉以前，中国已经有了一些书法家和画家。东汉以后，有成就的书法家和画家更多了。
随着社会生产力的发展，人们的生活越来越丰富，纸的用途也逐渐多起来，它不光是文房四宝之一，并且也能作包装食物和其他物品等用途。在日常生活中，就是没有文化的人，也是离不了纸的。
蔡伦改进的造纸术，最早传到东邻朝鲜，通过朝鲜再传到日本。大约在唐朝的时候，造纸术通过西域传往欧洲。中国四大发明之一的造纸术，终于传遍了全世界，为世界文化的发展做出了重大的贡献。