蔡邕少时师事太傅胡广，博学多识。通经史，喜好数术、天文，妙操音律，善鼓琴、绘画，擅长辞章，精工篆隶，尤以隶书著称。他善于总结前人用笔经验，融会贯通，并形成自己的风格。其书结构严整，点画俯仰，变化自如，有“体法百变，穷灵尽炒，独步古今”之誉(唐张怀瓘《书断》)。南朝梁武帝亦称其书“骨气洞达，爽爽有神力”(《古今书人优劣评》)。汉灵帝熹平四年，蔡邕等正定儒家经本六经文字。蔡邕认为这些经籍中，由于俗儒牵强附会，文字误谬甚多，为了不贻误后学，蔡邕奏请汉灵帝正定这些经文。诏允后，蔡邕亲自书丹于碑，命工镌刻，立于太学门外，碑凡46块，这些碑称为《鸿都石经》，亦称《熹平石经》。（见下图）
太学旧址在今洛阳市，碑立太学门前。据说西平石经竣工后，每天观看及摹写人坐的车，有100O多辆。
蔡邕曾于鸿都门，见工匠用扫白粉的帚在墙上写字，受到启发，归而创“飞白书”。这种书体，笔画中丝丝露白，似用枯笔写成，为一种独特的书体，唐张怀瓘《书断》评论蔡邕飞白书时说“飞白妙有绝伦，动合神功”。蔡邕不仅是东汉的大书法家，而且是汉代书法理论的集大成者。传世书论有《篆势》、《笔赋》、《笔论》、《九势》等，尤其是《笔论》和《九势》，在中国书论史上占有重要地位。《笔论》和《九势》都被收入宋代陈思的《书苑菁华》一书，有幸得以保存流传至今。蔡邕《笔论》开篇就提出“书者，散也”的著名论断，论述了书法抒发情怀的艺术本质，以及书家创作时应有的精神状态。随后则论及书法作品应取法、表现大自然中各种生动、美好的物象，强调书法艺术应讲求形象美。《九势》首先提出了“书肇于自然，自然既立，阴阳生焉；阴阳既生，形势出矣”的重要思想，揭示了书法美的哲学根据，阐发了汉字结构本身所蕴含的美感因素。接着，他又阐述了八种运笔规则，要求通过运笔来表现生动有力的笔势。故亦有题作《九势八字诀》的。蔡邕的这些重要思想和观点，具有重大指导意义，为中国书法的发展奠定了理论基础。
蔡邕为人正直，性格耿直诚实，眼里容不下沙子，对于一些不好的现象，他总是敢于对灵帝直言相谏。这样，他顶撞灵帝的次数多了，灵帝渐渐讨厌起他来。加之灵帝身边的宦官也对蔡邕又恨又怕，常常在灵帝面前进谗言，会有谋反的可能，蔡邕的处境越来越危险。他自知已成了灵帝的眼中钉、肉中刺，随时有被加害的危险，于是就打点行李，从水路逃出了京城，远远来到吴地，隐居了起来。
蔡邕爱好音乐，他本人也通晓音律，精通古典，在弹奏中如有一点小小的差错，也逃不过他的耳朵。蔡邕尤擅弹琴，对琴很有研究，关于琴的选材、制作、调音，他都有一套精辟独到的见解。从京城逃出来的时候，他舍弃了很多财物，就是一直舍不得丢下家中那把心爱的琴，将它带在身边，时时细加呵护。
在隐居吴地的日子里，蔡邕常常抚琴，借用琴声来抒发自己壮志难酬反遭迫害的悲愤，感叹前途渺茫的怅惘。
有一天，蔡邕坐在房里抚琴长叹，女房东在隔壁的灶间烧火做饭，她将木柴塞进灶膛里，火星乱蹦，木柴被烧得“噼里啪啦”地响。忽然，蔡邕听到隔壁传来一阵清脆的爆裂声，不由得心中一惊，抬头竖起耳朵细细听了几秒钟，大叫一声“不好”，跳起来就往灶间跑。来到炉火边，蔡邕也顾不得火势的人，伸手就将那块刚塞进灶膛当柴烧的桐木拽了出来，大声喊道：“快别烧了，别烧了，这可是一块做琴的难得一见的好材料啊！”蔡邕的手被烧伤了，他也不觉得疼，惊喜地在桐木上又吹又摸。好在抢救及时，桐木还很完整，蔡邕就将它买了下来。然后精雕细刻，一丝不苟，费尽心血，终于将这块桐木做成了一张琴。这张琴弹奏起来，音色美妙绝伦，盖世无双。
蔡邕这把琴流传下来，成了世间罕有的珍宝，因为它的琴尾被烧焦了，人们叫它“焦尾琴”。
汉灵帝不识人才，使蔡邕落魄他乡；而焦尾琴又何其有幸，遇到了蔡邕这样慧眼识良材的音乐专家，一身英华得以展现。这两件事情形成了鲜明对比，真乃是千里马常有，而伯乐不常有。悲夫！
《熹平石经》为蔡邕所书。碑石共46个，几经动乱，原碑早已无存。自宋以来，常有残石出上，据说现已集存8000多字，字体方正，结构谨严，是当时通行的标准字体。
