蔡文姬的父親是東漢著名學者蔡邕，蔡邕的學問在當時是第一流的，但他和朝中的權貴不太合得來，所以他在漢靈帝統治時期就辭官歸隱了。
董卓上台後，聽說蔡邕很有學問，征召他出來做官，蔡邕知道董卓不會有好下場，於是稱病推辭。董卓很生氣，大罵：“我的威嚴能夠讓人滅族，蔡邕如此不給我麵子，我讓他立刻大禍臨頭！”嚴令當地官員推舉蔡邕到他府上做官。蔡邕見實在躲不過去，隻好應征。董卓任命他為代理祭酒，見他確實很有才學，很敬重他。後來任命蔡邕為侍禦史，又升任侍書禦史和尚書。3天之內換了3個官署，也就是說，接連被提拔了3次。
董卓的爪牙們想讓董卓和薑太公並列，也被稱為尚父。董卓為這事向蔡邕請教。蔡邕說：“薑太公輔佐周天子，滅掉了商朝，所以才有如此特別的名號。您現在的功勞和威望固然很高，但和他相比還有一定差距，應該等到關東平定下來，天子從長安遷回到洛陽，到那時候再說。”於是這事就擱了下來。
董卓被殺後，蔡邕到王允家做客，蔡邕無意中談起這事，歎息不已。王允很生氣，斥責他：“董卓是國賊，差點顛覆了我們漢朝！你作為國家的大臣，不但不恨他，反而還對他的死表示遺憾，念念不忘他對你的私人恩情，你不是也和他一樣犯了謀反之罪嗎？”於是把蔡邕抓了起來，送到廷尉那治罪。蔡邕上書謝罪，請求刺麵砍腳，把他的命留下好把《漢史》寫完。由於蔡邕名望很高，朝中很多人都想辦法營救他，但都沒有用。太尉找到王允說：“蔡邕是個奇才，他對漢朝的史實很熟悉，所以應該讓他寫完《漢史》。況且他一向以忠孝聞名，給他定罪也缺少證據，殺了他隻怕會失去人心。”王允說：“當初漢武帝不殺司馬遷，結果讓他寫出誹謗的史書，一直流傳到現在。現在國家正值危急關頭，絕對不能讓這種臣子在年輕的皇帝麵前記錄史實。這樣既不利於對皇上品德的培養，也會讓我們被他的史書諷刺。”太尉退出來後對別人說：“王允可能活不久了。完美的人是國家的代表，經典的著作是國家的典籍守則，毀滅綱紀、廢除經典的人難道還能長久活著嗎？”結果蔡邕還是被殺了。蔡邕死後，王允也很後悔，但已經來不及了。
蔡邕有個女兒名叫蔡文姬，蔡邕很喜歡她，從小就教她讀書寫字。蔡文姬是個很聰明的人，很快就成為一個博學多才，琴棋書畫無一不精的才女。後來她嫁給了河東人衛仲道，可惜丈夫沒多久就死了，沒有留下孩子，隻好回到家裏。蔡邕被殺後，蔡文姬流落民間，正值天下大亂，蔡文姬不幸被匈奴騎兵俘虜，把她獻給了南匈奴的左賢王。左賢王很喜歡她，和她生了兩個孩子。蔡文姬在胡地生活了12年，已經習慣了胡地的生活。這個時候，曹操已基本平定北方，想起了她。曹操和蔡邕交情不錯，為蔡邕沒有後代而感到難過。他聽說蔡文姬流落胡地，就派使者去南匈奴，用金銀珠寶把蔡文姬贖了回來。曹操見她一個人孤苦伶仃，於是把她嫁給了陳留人董祀。
董祀在做屯田都尉的時候犯了法，要被處死。蔡文姬很著急，跑去找曹操求情。當時曹操正在宴請賓客，各路王公大臣和使節齊聚一堂，曹操聽說蔡文姬來找他，對眾人說：“蔡邕的女兒現在在外邊，我讓大家見見她吧。”於是請蔡文姬進來。蔡文姬蓬亂著頭發走進來，向曹操叩頭請罪，聲音非常悲哀，在場的多數人都認識蔡邕，見到這個情形都很動容。曹操說：“我確實很同情你，但是處刑的文書已經發出去了，怎麽辦呢？”蔡文姬說：“您馬廄裏那麽多快馬，為什麽非要憐惜一匹馬的腿，而不憐惜一個快要死的人呢？”曹操被她的話打動了，於是派人把文書追了回來，放了董祀。當時天氣已經有點冷了，曹操見蔡文姬衣著單薄，賜給她頭巾鞋子還有襪子。曹操問她：“聽說您家裏以前收藏了許多古書，現在還在嗎？”蔡文姬回答：“我父親曾經留給我4000多卷書，但因為戰亂，現在已經沒有一本保存下來的了。我現在能夠背誦下來的，隻有400多篇了。”曹操說：“那我現在派10個人去您那裏把它們記下來。”蔡文姬推辭道：“我聽說男女有別，按照禮法不應該當麵傳授給他們。我隻要求您給我紙和筆，我自己就能默寫出來。至於要寫草書還是楷書，就由您決定吧。”後來她把那些文章都默寫了出來，沒有一點遺漏錯誤的。
蔡文姬最大的貢獻就是保留了那些曆史文獻，她還寫過追思故鄉及兒女的《胡笳十八拍》，使她成為曆史上有名的才女。