蔡轮出身于东汉初年大凑山下从事冶铸的一个铁匠世家，他的祖上是打铁的。卫飒上任桂阳郡太守后，在桂阳设置铁官，蔡家因此与朝廷官员有了紧密的联系 。
小时候，他在大凑山麓一处被称作石林的乡学启蒙读书，习《周礼》，读《论语》，尤其对周边的生产、生活环境很感兴趣，比如冶炼、铸造，种麻、养蚕。少年蔡轮，已经是满腹经纶，很有才学 。
根据蔡轮后人的传说，蔡轮是在18岁以后，由京城到桂阳管理调运采冶铸铁的官员推荐，才进皇宫做了宦官。这一年，是汉明帝永平十八年(公元75年)。从史料分析，蔡轮是中国华南地区甚至江南地区第一位走进朝廷，进入皇宫为官的人
。他被选入宫后，开始是在皇宫旁舍嫔妃所居的掖庭当差，几年后提升为出入皇宫、传递诏令的小黄门宦官。蔡轮的才华越来越显露出来 。系奉窦皇后之命监管宋贵人之事，建初七年，窦后设计诬陷宋贵人，蔡轮“验实” 。到汉和帝即位时(公元89年)，升迁为出入朝廷、侍从天子的中常侍，豫参帷幄之中，成了传达诏令、掌理文书、参预朝政的高等宦官 。
汉和帝刚登上皇帝宝座时，年龄尚幼，蔡轮曾服侍过的窦皇后成为皇太后，把持朝政，皇权旁落外戚窦氏家族。窦太后的同胞窦宪等四个兄弟都为显贵，擅威权，谋不轨，炎势倾朝野。心新秉直的蔡轮看不惯这些，便与大宦官钩盾令郑众首谋，扶助和帝，乘窦宪出征班师回朝之机，收窦宪大将军印，清除了窦氏专权的弊端，巩固了和帝的皇权统治 。
永元九年(公元97年)，“监作秘剑及诸器械”;此前，由中常侍“加位尚方令” 。元兴元年(公元105年)向汉和帝献纸这种纸被称为“蔡侯纸” [10] 。永初元年(公元107年)，邓太后因为蔡担任了很长时间的侍卫，封他为龙亭侯，封地有三百户人口。
后来担任长乐太仆(官职名)。元初四年(公元110年)，皇帝因为经史传记等文字大多都没有核实确定，于是选拔有名的读书人谒者(学官名)刘珍以及博士(学官名)良史(史官名)聚集在东观(宫殿名)，校正各种典籍，派蔡轮监督这件事请 。
建光元年(公元121年)邓太后卒，安帝亲政。蔡轮因为当初受窦后指使参与迫害安帝祖母宋贵人致死、剥夺刘庆的皇位继承权而被审讯查办。下令让蔡轮自己到廷尉(法官名)那里认罪。蔡轮耻于受辱，于是沐浴后穿戴整齐衣服、帽子，喝毒要而死。他的封地被废除(收回)
