蔡邕工篆书、隶书,尤以隶书著称,其字结构严整,点画俯仰,体法多变。灵帝命工修理鸿都门(东汉时称皇家藏书之所为鸿都),工匠用扫白粉的帚在墙上写字,蔡邕从中受到启发而创造了“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,对后世影响甚大。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”。
蔡邕因负盛名,所以后世把一些碑刻和论著附合成蔡邕名义的伪作也不少。据说,其真迹在唐时已至罕见。
经学熹平四年(175年),蔡邕有感于经籍距圣人著述的时间久远,文字错误多,被俗儒牵强附会,贻误学子。于是与五官中郎将堂溪典、光禄大夫杨赐、谏议大夫马日磾、议郎张驯、韩说、太史令单飏等任,奏请正定《六经》的文字。灵帝予以批准,蔡邕于是用红笔亲自写在碑上,让工人刻好立在太学的门外,这就是中国第一部石经“熹平石经”(又称汉石经、一体石经)。后来的儒者学生,都以此为标准经文。碑新立时,来观看及摹写的,一天之内,车子就有一千多辆,街道也因此堵塞。