Разработанный ученым (может быть, его правильнее назвать изобретателем) процесс включал несколько ключевых стадий. Сначала собирали и тщательно промывали сырье: кору деревьев, конопляные отходы, ветхие ткани и рыболовные сети. Далее все это варили, используя известь или золу, чтобы удалить лишние примеси и смягчить волокна. Полученную массу размельчали до состояния однородной пульпы, которую заливали водой и равномерно распределяли по сетчатой форме, чтобы жидкость смогла стечь и оставить тончайший слой волокон. Завершался процесс аккуратной сушкой и, при необходимости, полировкой листов, чтобы придать им гладкость. Этот способ оказался куда эффективнее и экономичнее предшествующих технологий, а готовая бумага удивляла своей легкостью, прочностью и удобством для письма. Ходит даже легенда, что свое открытие Цай Лунь сделал, наблюдая за осами и пчелами, строящими гнезда из пережеванных растительных волокон, и именно тогда он сообразил, что подобный подход можно с успехом применить при создании тонких листов.
Император увидел в этом изобретении величайшую ценность и осыпал Цай Луня почестями. Но, как часто водится в дворцовых историях, дальнейшая судьба изобретателя не была безоблачной: интриги сильно омрачили его жизнь. После кончины императора Хэ-ди власть перешла к императрице Дэн Суй. Цай Лунь снискал и ее благосклонность, но вызвал при этом зависть и враждебность придворных. Когда на трон взошел император Ань-ди, враги обвинили Цай Луня в заговоре против верховной власти. Предчувствуя неминуемое суровое наказание, он, по свидетельству «Хоу Ханьшу», в 121 году н. э. решил уйти из жизни достойно, приняв яд после обряда омовения и облачения в лучшие одежды.
Изобретение Цай Луня оказалось бессмертным: бумага быстро завоевала признание и позволила хранимым на ее страницах знаниям широко разлететься по всему Китаю, а затем выйти за его пределы. Уже к VI веку технология проникла в Корею и Японию, к VIII веку достигла Средней Азии, а после знаменитой битвы на реке Талас в 751 году секрет изготовления бумаги был передан арабам, от которых впоследствии попал в Европу.