在没有发明纸以前，古代各国人民曾想尽办法，利用石头、砖头、树叶、树皮、蜡板、铜、铅、麻布和兽皮、羊皮等等，把文字记录下来。在我国商朝时，人们把文字一笔一画地刻到龟甲和牛、羊、猪等动物的肩胛骨上；随后，人们又用规格一致的木片（又称牍）和竹片（又称简）来书写文章：以后，还用以丝织品缣帛为纸来书写的办法。而古苏美尔人在黏土泥板上写字；古埃及人在尼罗河畔盛产的水草上写字；古印度人用白桦树皮和贝叶作为书写材料，欧洲人把文字记录在羊皮上。但这些，无论泥板还是水草、树皮、都不易保存很长的时间，而木牍笨重，丝织物又太昂贵，故都不能广泛使用。到了东汉，经济和文化的不断发展，竹简、缣帛越来越不适应书写的需要——竹简太笨重，而缣帛成本太高。
这个时候有一名叫做蔡伦的宦官，他曾经出任尚方令（主管朝廷中制作刀剑等御用器具）。对于竹简、缣帛的弊端深有体会，下定决心一定要发明一种能广泛使用的书写材料。于是他一有空就钻研造纸技术。
有一天，蔡伦和他手下一个叫张纸的宦官到白水槐沟河，为张纸的父亲祝寿。到了白水槐沟河，发现村里的小孩子们用木杆挑着水面上的沤变物嬉闹玩耍。蔡伦和张纸正要一笑走之，突然发现，那些沤变物被孩子们挑离水面以后，迅即的变干了，成了一种又软又轻的物质。蔡伦走上前去，用手摩擦，发现这种东西质地柔韧轻薄。
他脑中灵光一闪，欢喜地快跳起来：如果这种东西可以写字，那该多好啊！于是蔡伦赶忙跑回家做实验，即用黑色颜料在每块沤变物上写了一个字。第二天，他发现字没有任何的变化，保存得很好，内心一阵高兴，心想：终于找到合适的纸啦蔡伦如获至宝地捧着这些”纸“拿进宫给皇帝察看，皇帝也甚为高兴，就派蔡伦仔细研究造纸的方法。蔡伦立刻马不停蹄地返回了槐沟河，就借居在张纸家，发动村里的孩子们一起帮忙，到处拣麻、布、棉絮等一类沤物，然后挖池沤制，经打浆、搅混、沉淀、经过百折不挠地反复试验，找到了最合适造纸的原料——树皮和渔网，进而发明了造纸工序：首先把树皮、麻头、破布和破渔网等东西剪碎或切断，放在水里浸泡一定时间后，再捣烂成浆状物，再经过蒸煮，然后在席子上摊成薄片，放在太阳底下晒干，最后一道工序结束了，原来的破麻布、渔网神奇的变成了一张张轻柔的纸。
公元105年（元兴元年，汉和帝刘肇年间），蔡伦将造成的纸张献给朝廷，受到皇帝的赞扬。从此，人们都用这种纸，全国通称蔡伦造的纸为”蔡侯纸“。因为这个创造是在张纸的家乡发现的，就把这种书写物起名叫”纸“，俗称”纸张“，至今这一带还有蔡伦当年造纸的遗址。用这种办法造出来的纸，体轻质薄，很适合写字，受到了人们的欢迎。而且，利用麻布、渔网等廉价材料制造植物纤维纸张这一方法，由于造纸原料来源广泛，价格低廉，有利于大量生产纸张。
这是在造纸术发明的初期，造纸原料主要是渔网和树皮。自蔡伦造纸成功后，造纸术就从河南向经济文化发达的其他地区传播。蔡伦被封到陕西洋县为龙亭侯，造纸术就传到汉中地区并逐渐传向四川。据蔡伦家乡湖南耒阳的民间传说，蔡伦生前也向家乡传授过造纸术。东汉末年山东造纸也比较发达，出过东莱县（今掖县）的造纸能手左伯。公元2世纪造纸术在我国各地推广以后，纸就成了缣帛、简牍的有力的竞争者。公元3～4世纪，纸已经基本取代了帛、简而成为我国唯一的书写材料，有力地促进了我国科学文化的传播和发展。
公元3～6世纪的魏晋南北朝时期，我国造纸术不断革新。在原料方面，除原有的麻、楮外，又扩展到用桑皮、藤皮造纸。在设备方面，继承了西汉的抄纸技术，出现了更多的活动帘床纸模，用一个活动的竹帘放在框架上，可以反复捞出成千上万张湿纸，提高了工效。在加工制造技术上，加强了碱液蒸煮和舂捣，改进了纸的质量，出现了色纸、涂布纸、填料纸等加工纸。
从敦煌石室和新疆沙碛出土的这一时期所造出的古纸来看，纸质纤维交结匀细，外观洁白，表面平滑，可谓”妍妙辉光“。公元6世纪的贾思勰还在《齐民要术》中，专门有2篇记载了造纸原料楮皮的处理和染黄纸的技术。同时，造纸术传到我国近邻朝鲜和越南，这是造纸术外传的开始。
公元6～10世纪的隋唐五代时期，我国除麻纸、楮皮纸、桑皮纸、藤纸外，还出现了檀皮纸、瑞香皮纸、稻麦秆纸和新式的竹纸。在南方产竹地区，竹材资源丰富，因此竹纸得到迅速发展。关于竹纸的起源，先前有人认为开始于晋代，但是缺乏足够的文献和实物证据。从技术上看，竹纸应该在皮纸技术获得相当发展以后，才能出现，因为竹料是茎秆纤维，比较坚硬，不容易处理，在晋代不太可能出现竹纸。竹纸应该起源于唐以后，而在唐宋之际有比较大的发展。欧洲要到18世纪才有竹纸。
这一时期的产纸地区遍及南北各地。由于雕版印刷术的发明，兴起了印书业，这就促进了造纸业的发展，纸的产量、质量都有提高，价格也不断下降，各种纸制品普及于民间日常生活中。名贵的纸中有唐代的”硬黄“、五代的”澄心堂纸“等，还有水纹纸和各种艺术加工纸。唐代的绘画艺术作品已经有不少纸本的，正反映出造纸技术的提高。
在公元10～18世纪的宋元和明清时期，楮纸、桑皮纸等皮纸和竹纸特别盛行，消耗量也特别大。造纸用的竹帘多用细密竹条，这就要求纸的打浆度必须相当高，而造出的纸也必然很细密匀称。先前唐代用淀粉糊剂做施胶剂，兼有填料和降低纤维下沉槽底的作用。到宋代以后多用植物黏液做”纸药“，使纸浆均匀，常用的”纸药“是杨桃藤、黄蜀葵等浸出液。这种技术早在唐代已经采用，但是宋代以后就盛行起来，以致不再采用淀粉糊剂了。到了清末，还出现了蔗渣造纸。张东铭在徐家坡设一造纸厂以蔗渣为原料，对此《清朝续文献通考》卷384有记载。与此同时，清代草浆生产技术有了很大进步，用仿竹浆、皮浆的精制方法制取漂白草浆。著名的泾县宣纸就是用一定配比的精制稻草浆和檀皮浆抄制而成，其生产工序一直延续至今。芦苇在清末也有使用。据光绪三十二年《东方杂志》3卷3期载：”陈兴泰在汉口桥口地方，设一造纸厂，先后以芦浆（芦苇）、蔗渣、稻草秆等物，试造日用纸张，有成效“。
这时候的各种加工纸品种繁多，纸的用途日广，除书画、印刷和日用外，我国还最先在世界上发行纸币。这种纸币在宋代称作”交子“，元明后继续发行，后来世界各国也相继跟着发行了纸币。明清时期用于室内装饰用的壁纸、纸花、剪纸等，也很美观，并且行销于国内外。各种彩色的蜡笺、冷金、泥金、罗纹、泥金银加绘、砑花纸等，多为封建统治阶级所享用，造价很高，质量也在一般用纸之上。
这一时期里，有关造纸的著作也不断出现。如宋代苏易简的《纸谱》、元代费著的《纸笺谱》、明代王宗沐的《楮书》，尤其是明代宋应星的《天工开物》，对我国古代造纸技术都有不少记载。而《天工开物》第13卷《杀青》中关于竹纸和皮纸的记载，可以说是具有总结性的叙述。书中还附有造纸操作图，是当时世界上关于造纸的最详尽的记载。经过元、明、清数百年岁月，到清代中期，我国手工造纸已相当发达，质量先进，品种繁多，成为中华民族数千年文化发展传播的物质条件。
造纸术不但在我国发展，也逐渐传遍世界。自元代7世纪初期（隋末唐初）东传至朝鲜、日本；8世纪西传入撒马尔罕，就是后来的阿拉伯，接着又传人巴格达；10世纪到大马士格、开罗；11世纪传入摩洛哥；13世纪传入印度；14世纪到意大利，意大利很多城市都建了造纸厂，成为欧洲造纸术传播的重要基地，从那里再传到德国、英国；16世纪传入俄国、荷兰；17世纪传到英国；19世纪传入加拿大。可以说，蔡伦无意间发现的沤变物，改变了整个世界的书写史。
