造紙術相傳是由東漢時代的蔡倫(63-121年)所發明,但是也有考古證據說明,造紙術早就存在,蔡倫只是改進造紙術的重要發展者。
東漢的許慎在他編寫中國第一部條理清楚、體系分明的字典《說文解字》裡談到「紙」的來源。他說:『「紙」從系旁,也就是「絲」旁。』。這句說話見當時的紙主要是用絹絲類物品製成,與現在意義上的紙是完全不同的。紙的發明、發展及傳播也是經過了一個曲折的過程。
後來,蔡倫擔任尚方令,監督宮廷物品的製作。人們認為就是從這個時候,蔡倫開始接觸東漢最好的手工工藝,並改進當時的造紙技術。據《後漢書·宦者列傳》記載,自古以來,書籍文檔都是用竹簡來做書寫載體的,後來出現了質地輕柔的縑帛,但是用縑帛製紙的費用很高昂,而竹簡又笨重,於是蔡倫想進行技術創新,改用樹皮、破布、麻頭和魚網等廉價之物造紙,大大降低了造紙的成本,為紙的普及準備了條件。漢和帝元興元年(105年),蔡倫把改進造紙術的成果報告給皇帝,皇帝對蔡倫的才能非常讚賞,並把改進過的造紙技術向各地推廣,漢安帝元初元年(114年),朝廷封蔡倫為龍亭侯,所以後來人們都把紙稱為「蔡侯紙」。
木材由細小的細胞膜質纖維(cellulose fibers)以稱為木質素(lignin)的膠狀物質黏合組成,製造紙漿時利用化學物蒸煮木片分解木質素從而而將纤维分離。將木片放入稱為消化器(digesters)的巨大容器內,其功能類似廚房用的壓力鍋(pressure cooker),木片及化學物在加壓下蒸煮1.5到4小時直至成為濕軟如燕麥片的混合物,分離後的纖維可懸浮於水上。混合物經清洗以去除剩餘的化學物和分解的木質素及漂白至合適的白度(whiteness)。從這裡紙漿要通過一系列精鍊機(refiners),將紙漿內的纖維壁上線狀元素鬆閞令表層粗糙,纖維互相纏著成為張狀。接著加上染料(dyes)及其他添加劑使成品的紙張擁有所需的特性。
紙漿以二十份水對一份纖維的比例加水,通過造紙機的成形布或網(forming fabric or wire),紙漿的纖維互相交織而形成紙張及除去大部分水份。以每分鐘3,000呎的高速前進,紙張再通過一系列的吸水布及蒸汽加熱稱為烘乾機(dryers)的滾軸,清除紙張內留存的水份。紙張再經一個塗佈工序在紙張兩面添加澱粉溶液,澱粉使紙張表面平滑及將來用於印刷時油墨不會化開,由于塗佈過程帶來水份,紙張需重覆先前的烘乾程序。烘乾後的紙張再通過沉重而光滑的滾軸進行磨光令表面更加光滑,紙張在後方收集卷成大紙卷,再分割成合適闊度的小紙卷,部分原卷包裝出貨,而部分再加工切成合適呎吋的平張才包裝出貨。
在漢朝以後,紙張大大地推進了書籍抄寫和文化傳播的事業。在兩晉南北朝的時候,由於書法和繪畫的需要,紙張的要求慢慢地提高。特別是在書法上,因為書法對紙筆的要求都是十分高的,所以紙張私質素是有必要提高的。
但是由於南北兩朝的文化和背景都各有不同,所以兩地所用的造紙原料都各有不同。
中國造紙技術的傳播順序,先為紙張和紙製品,其次才為造紙技術。從公元3世紀開始,中國造紙術就已經開始向外傳播,如越南;到了7世紀已傳入朝鮮、日本、印度。
在公元8世紀751年,唐朝高仙芝與大食國(當時的阿拉伯)爆發怛羅斯戰役,戰敗的唐朝士兵俘虜中有懂得造紙的工匠,造紙術便傳入了西方;首先在撒馬爾罕(今烏茲別克境內)建立了中東第一個造紙作坊,794年巴格達出現中東第二個造紙作坊,造紙術由此傳到阿拉伯地區。
12世紀初傳入西班牙,13世紀傳入義大利,14世紀傳入法國、德國並最終傳遍歐洲,美洲。
經過了1,000多年的時間傳播,中國的造紙術就此傳遍了整個世界。