中国四大发明之一的纸，关于造纸术的起源，人们长期以来一直没有找到满意的答案，分析其原因，主要有三：其一，没有弄清究竟什么是纸，怎样理解中外古书中所记载的纸。其二，长时间以来，人们一直看不到早期的原始纸，因而也无法对它作科学的研究。其三，在没有早期的实物标本纸以前，人们只能求助于古书中的文献记载，来探讨造纸术的起源问题。有些古书往往由于前述两种原因，还存在着种种不正确的记载和解释。
按照中国传统的说法，东汉蔡伦开始造纸。据《后汉书》记载，汉和帝元兴元年（公元105年），蔡伦「乃造意用树肤、麻头及蔽布、鱼网以为纸」，献给皇帝，受到嘉奖，「自是莫不从用焉，故天下咸称『蔡侯纸』」。这是史籍关于发明造纸术的记载，也是历来认定纸在东汉时由蔡伦发明的惟一文献记载。
二十世纪以来的考古发现表明，早在蔡伦之前的西汉时期，中国已造出了植物纤维纸，1933年，中国考古学家黄文弼在新疆罗布淖尔西汉亭燧遗址中发现了一片西汉古纸，人们称之为「罗布淖尔纸」，属西汉中后期产，纸面存有麻筋。不幸的是，此纸毁于日本军国主义的战火，而未能进行科学分析。1974年，甘肃居廷金关汉代亭燧故址出土了古纸，人称「金关纸」，属西汉晚期，该纸内尚存麻筋及线头、麻布的残留物；1978年，陕西扶风中颜村西汉窖藏出土古纸，称「中颜村纸」，属西汉中期产，纸内含有较多的麻类纤维束及未打散的麻绳头；1979年，甘肃敦煌马圈湾汉代亭燧出土古纸，称「马圈湾纸」，属西汉中后期，纸面麻类纤维分布不匀；1986年，甘肃天水放马滩西汉早期墓出土古纸，称「放马滩纸」，造纸原料亦为麻类，该纸残片纸面平整光滑，纸上有用细墨线勾画的山川道路图形，是目前所发现的世界上最早的一张纸地图。
上述五种西汉纸比蔡伦所造之纸分别早300~100年。总的看来，这些纸质地还较粗糙，结构也较为松散，制造技术明显处于初级阶段。同中国古代的其他发明创造一样，造纸术并不是蔡伦个人的突然发现，西汉植物纤维纸为蔡伦造纸打下了基础。蔡伦对造纸术进行了总结和改进，不仅扩大了造纸原料，更重要的是，他对纸之推广普及，作出了重大贡献。
经过蔡伦对造纸技术的改进和推广，东汉造纸业日益发展，汉末出现了一些着名造纸工匠，其中，佼佼者当首推左伯，所造之纸称「左伯纸」。东汉后期已较多地用纸书写文字，当时官府习惯用纸书写文告，库存颇多，有专人负责其事。如少府守宫令「主御纸笔墨及尚书财用诸物及封泥」，尚书令右丞主管纸墨诸财用库藏。史书中亦屡见用纸抄录文稿的记载。
近百年来考古活动中曾多次发现东汉纸。1901年，在新疆发现的东汉末年纸，上面写有诗文。同年，又在甘肃敦煌发现用墨书写的东汉信纸。1942年，在内蒙古额齐纳河东汉烽燧遗址出土东汉纸，上面亦有文字。1959年新疆民丰县东汉墓出土古纸，但其表面粘附黑色物质，有无文字难以分辨。1974年在甘肃武威旱滩坡东汉晚期墓出土带字纸，文字用墨书写，多数因纸的破碎而笔划不全，清楚可识者有「青」、「贝」等字，经显微镜观测及化学测试，此纸甚薄，其厚度仅为0.07毫米，表面光滑，纤维组织紧凑而且均匀，是一种较好的纸。1978年在甘肃兰州伏龙坪东汉墓出土古纸，纸上墨书文字，字体在楷隶之间，字数较多，可辨识者有「妇悉履……奈何当奈何……」八字。上述诸件除「民丰纸」因污染严重一时难辨外，其他五纸均写有字，或为诗文，或为信函，或记有其他内容。出土的实物也可以证明东汉后期已较多地用纸写字。
东汉、三国、西晋的墓中，不断出土竹简、木牍，表明当时还处在纸简并用阶段。纸简并用说明，一方面，当时纸的产量还不能完全满足人们的需要：另一方面，则是人们用简牍的习惯需要一个较长的过程才能改掉。这种情况到了晋朝就已发生根本性的变化。由于晋代已能够造出大量洁白平滑而又方正的纸，人们就不再使用昂贵的缣帛和笨重的简牍来书写了。
晋代造纸业中，还出现了用横帘、竖帘捞纸的方法。帘床由可舒卷的竹编条帘、框架以及边柱组成，可随时拆装，且长短自由。用帘床抄纸，产品薄而均匀，又可减少工时。这一技术被长期延用，甚至欧洲一些国家在十八至十九世纪造纸使用的长网结构，也是由此发展而来。这一时期还采用了纸的施胶技术，后秦白雀元年（公元384年）款施胶纸是现今发现最早的施胶纸。它是在纸的表面均匀地涂一层淀粉煳剂，再以细石砑光，以此来增加纸的强度及抗水性能。类似的加工纸还有一种，称涂布纸，即将矿物粉（高岭石）或淀粉或其他胶粘剂均匀地涂在纸上，用以增加纸的平滑度与洁白度。据新疆出土的前凉建兴三十六年（公元349年）文书判断，涂布纸可能是在四世纪前半期出现的。
晋代纸的加工还染色，称为「潢」，是以黄檗为染剂，染出的纸呈黄色，故又叫黄纸。晋时染潢有两种方式，或者是先写后潢
，或者是先潢后写。关于染潢所用的染料，古书中也有明确记载。黄纸不仅为士人写字着书所用，也为官府用以书写文书。不少都经染黄。现在各博物馆和图书馆收藏的魏晋南北朝写经纸中，有不少是染黄纸。这种风气后来到隋唐时尤其盛行。
魏晋南北朝时期，人们喜欢用黄纸的原因是：第一，黄柏中含有生物大硷，即是染料，又是杀虫防蛀剂。能延长纸的寿命，同时还有一种清香气味。第二，按照古代的五行说，金木水火土五行对应于五方中的中央和五色中的黄，黄是五色中的正色，所以古时凡神圣、庄重的物品
常饰以黄色，重要典藉、文书也取黄色。第三，黄色不刺眼，可长期阅读而不伤目。如有笔误，可用雌黄涂后再写，便于校勘。这种情况在敦煌石室写经中确有实物可证。造纸术的改进使造纸原料也随之扩大，许多植物纤维都可以用于造纸。「苔纸」、「剡纸」都是当时的名纸。所谓「苔纸」，是以水草作原料，因其纹路侧斜，又称「侧理纸」。「剡纸」是以剡县（今浙江嵊县西南）所产的野籐为原料生产的。除传统的麻类植物外，当时还用桑皮、楮皮造纸，出现了「桑皮纸」等，这实质上开了「皮纸」制造的先河。不过，这一时期的纸以麻类纤维纸为主，潘吉星先生对魏晋南北朝近百种古纸检验，发现90%以上都是麻纸。由汉至唐近千年间传世的书法绘画作品，绝大多数用的是麻纸。着名书法家王羲之、陆机等人都以麻纸挥毫，陆机的书法真迹《平復帖》就是在白麻纸上书写的，并流传至今。
当时，人们还用纸作画。1964年新疆吐鲁番阿斯塔那出土的《地主生活图》，纵47厘米，横106.5厘米，就是在6张纸相接的一张大纸上绘成的。这可能是迄今最早的纸本画卷。同时，又在纸上写经，敦煌千佛洞就曾发现大量的这一时期的纸本手抄经文。官方用纸书写各类文书，在吐鲁番阿斯塔那曾发现了若干唐代和十六国时期的纸本文书。
隋唐五代是中国封建文化发展的高峰时期，造纸技术亦相应提高。对造纸原料处理增强沤泡措施，然后用硷水蒸煮，能比较好地清除胶质。臼捣原料亦更加精细，加大了纤维的分散度，经搅拌后，纤维交结紧密而且均匀，故纸的质量又比以前提高。据李林甫《元和郡县图志》卷二十六、欧阳修《新唐书‧地理志》、杜佑《通典‧食货典》三书的记载，唐代各地贡纸者有常州、杭州、越州、婺州、衢州、宣州、歙州、池州、江州、信州、衡州等十一州邑。当然这是个很不完全的统计。在《唐六典》卷二十太府寺条，按李林甫注，进献者应该还有益州黄白麻纸，杭州、婺州、衢州、越州的细黄状纸，均州大模纸，宣州、衢州案纸、次纸，蒲州细薄白纸。
李肇《国史补》卷下说：「纸则有越之剡籐、苔笺，蜀之麻面、屑末、滑石、金花、长麻、鱼子、十色笺，扬之六合笺，韶之竹笺，蒲的白薄重抄，临川之滑薄。」除常用的麻纸、皮纸外，唐代又用竹料来造纸。当时，不断的创新造纸工艺，生产出众多名纸，如施胶纸、蜡质涂布纸、金花纸、水纹纸、宣纸等。唐代所造纸中，以硬黄纸最为着名。除硬黄外，云蓝纸也很有名气，据说，此纸为段成式所造，质地均佳，时人极为推崇。又据《博物志》记载，蜀妓薛涛所造十色花笺，深为当时社会所宝重，当时文人如元稹、白居易、牛僧孺、杜牧、刘禹锡等二十余人与涛唱和率用之，薛涛花笺遂名传千古。唐代的日常用纸，则有短白帘粉、蜡纸、布丝籐角纸、黄麻纸、白麻纸、桑皮纸、桑根纸、鸡林纸、苔纸、建中女儿青纸、卵纸、宣纸、松花纸、流沙纸、彩霞金粉龙凤绫纹纸、松皮纸、密香纸、一蛮纸、笈皮纸、竹纸、楮皮纸、凝霜纸、麦秸稻纸、由拳纸等，种类之多，不胜枚举。