蔡琰同時擅長文學、音樂、書法。《隋書·經籍誌》著錄有《蔡文姬集》壹卷，但已經失傳。蔡文姬作品有《悲憤詩》二首和《胡笳十八拍》。
其壹
漢季失權柄，董卓亂天常。誌欲圖篡弒，先害諸賢良。逼迫遷舊邦，擁主以自強。
海內興義師，欲***討不祥。卓眾來東下，金甲耀日光。平土人脆弱，來兵皆胡羌。
獵野圍城邑，所向悉破亡。斬截無孑遺，屍骸相撐拒。馬邊懸男頭，馬後載婦女。
長驅西入關，迥路險且阻。還顧邈冥冥，肝脾為爛腐。所略有萬計，不得令屯聚。
或有骨肉俱，欲言不敢語。失意機微間，輒言斃降虜。要當以亭刃，我曹不活汝。
豈復惜性命，不堪其詈罵。或便加棰杖，毒痛參並下。旦則號泣行，夜則悲吟坐。
欲死不能得，欲生無壹可。彼蒼者何辜，乃遭此厄禍。邊荒與華異，人俗少義理。
處所多霜雪，胡風春夏起。翩翩吹我衣，肅肅入我耳。感時念父母，哀嘆無窮已。
有客從外來，聞之常歡喜。迎問其消息，輒復非鄉裏。邂逅僥時願，骨肉來迎己。
己得自解免，當復棄兒子。天屬綴人心，念別無會期。存亡永乖隔，不忍與之辭。
兒前抱我頸，問母欲何之。人言母當去，豈復有還時。阿母常仁惻，今何更不慈。
我尚未成人，奈何不顧思。見此崩五內，恍惚生狂癡。號泣手撫摩，當發復回疑。
兼有同時輩，相送告離別。慕我獨得歸，哀叫聲摧裂。馬為立踟躕，車為不轉轍。
觀者皆噓唏，行路亦嗚咽。去去割情戀，遄征日遐邁。悠悠三千裏，何時復交會。
念我出腹子，匈臆為催敗。既至家人盡，又復無中外。城廓為山林，庭宇生荊艾。
白骨不知誰，縱橫莫覆蓋。出門無人聲，豺狼號且吠。煢煢對孤景，怛咤糜肝肺。
登高遠眺望，魂神忽飛逝。奄若壽命盡，旁人相寬大。為復強視息，雖生何聊賴。
托命於新人，竭心自勖勵。流離成鄙賤，常恐復捐廢。人生幾何時，懷憂終年歲。
其二
嗟薄祜兮遭世患。宗族殄兮門戶單。身執略兮入西關。歷險阻兮之羗蠻。
山谷眇兮路漫漫。眷東顧兮但悲嘆。冥當寢兮不能安。饑當食兮不能餐。
常流涕兮眥不幹。薄誌節兮念死難。雖茍活兮無形顏。惟彼方兮遠陽精。
陰氣凝兮雪夏零。沙漠壅兮塵冥冥。有草木兮春不榮。人似獸兮食臭腥。
言兜離兮狀窈停。歲聿暮兮時邁征。夜悠長兮禁門扃。不能寢兮起屏營。
登胡殿兮臨廣庭。玄雲合兮翳月星。北風厲兮肅泠泠。胡笳動兮邊馬鳴。
孤雁歸兮聲嚶嚶。樂人興兮彈琴箏。音相和兮悲且清。心吐思兮胸憤盈。
欲舒氣兮恐彼驚。含哀咽兮涕沾頸。家既迎兮當歸寧。臨長路兮捐所生。
兒呼母兮啼失聲。我掩耳兮不忍聽。追持我兮走煢煢。頓復起兮毀顏形。
還顧之兮破人情。心怛絕兮死復生。
蔡文姬為人博學多才而又精通音律，早期嫁給河東衛仲道，衛仲道早亡，二人又沒有子嗣，於是蔡琰回到自己家裏。
興平二年（195年），中原先後有董卓等作亂關中，匈奴趁機劫掠，蔡琰被匈奴左賢王擄走。蔡琰在北方生活了有十二年之久，並生下兩個孩子。
建安十壹年（207年），曹操向來喜愛文學、書法，常與蔡琰的父親有文學、書法上的交流。曹操見蔡邕沒有子嗣，用金璧從匈奴那裏將蔡琰贖回來，並將蔡琰嫁給董祀。
而後董祀犯了死罪，蔡琰去找曹操給董祀求情。當時曹操正在宴請公卿名士，對滿堂賓客說：“蔡邕的女兒在外面，今天讓大家見壹見。”蔡琰披散著頭發光著腳，叩頭請罪，說話條理清晰，情感酸楚哀痛，滿堂賓客都為之動容。但曹操卻說：“可是降罪的文書已經發出去了，怎麽辦？”蔡琰說：“妳馬廄裏的好馬成千上萬，勇猛的士卒不可勝數，還吝惜壹匹快馬來拯救壹條垂死的生命嗎？”曹操終於被蔡文姬感動，赦免了董祀。
蔡琰回家後傷感悲憤之余作《悲憤詩》二首。
《悲憤詩》是漢末魏晉時期優秀的五言長篇敘事詩之壹，與《孔雀東南飛》壹道堪稱漢末魏晉時期的詩歌雙璧。作品的思想性和藝術性都是傑出的。
作品最主要的特色是閃耀著現實主義光輝。《悲憤詩》的主題，範曄概括為“感傷亂離，追懷悲憤”，符合作品實際。
詩人確實是以真實的筆觸敘寫了自己的悲慘遭遇，表現了她“感傷亂離”的悲憤和“托命於新人”的憂痛，深刻反映了社會動亂和封建禮法壓迫下的婦女的命運。蔡琰經歷的本身就是具有典型意義和認識價值的。但是詩中所寫不只是蔡琰個人的不幸，而是將個人的不幸與東漢末年的動亂社會現實以及廣大人民的痛苦遭遇和思想感情緊密結合起來敘寫，揭露軍閥混戰、“卓眾”兇殘的罪行，揭示了造成蔡琰和廣大人民的不幸的社會根源，成為那個時代的真實寫照，這就更加深了詩歌的思想意義和認識價值。
詩人敘寫蔡琰的不幸遭遇時，不是無所選擇地羅列，而是通過蔡琰遇亂被擄、陷沒胡中和回鄉再嫁等典型事件構成完整的情節，對那些次要的情節，或簡略交代，或刪除、抹掉。特別是，詩人善於通過典型細節的生動描寫來反映現實，刻畫人物形象，表現主題。“馬邊懸男頭，馬後載婦女”，“要當以亭刃，我曹不活汝”，“卓眾”的兇殘，百姓的苦難，刻畫得入木三分。“有客從外來，聞之常歡喜。近問其消息，輒復非鄉裏”，主人公思鄉念親的復雜感情，表現得真切感人。
其他如母子生離死別，“同時輩”的悲泣場面等等，都有力地表現了主題，產生了強烈的藝術感染。與《孔雀東南飛》相比，二詩同是反映東漢末年婦女悲慘命運的現實主義傑構，“孔”詩揭露封建禮法的吃人本質的深刻程度是《悲憤詩》難以企及的，而“悲”詩反映社會動亂現實的廣泛和深入則是“孔”詩遜其壹籌的。“悲”詩內容真實、典型、廣闊，思想深刻、鮮明、豐富，顯示了強烈的時代精神和深遠的社會意義。
其次是敘事、抒情、環境和心理描寫等的緊密結合。詩人的敘事，於主要情節、敘寫重點，著意鋪陳，明白曉暢，但對某些情節卻寫得含蓄凝煉。“邊荒與華異，人俗少義理”，短短十個字中，包含著女主人公流落胡地以後多少屈辱、痛苦的經歷，詩人不忍言、不便言的種種情況盡在其中。雖然全詩是寫蔡琰的遭遇，但具體敘寫中時時變換角度，第壹段以“面”代“點”，明寫被擄百姓的災情，暗示蔡琰的苦難。
第二段由“點”及“面”，由蔡琰而連帶寫“同時輩”; 第三段以“點”代“面”，從寫蔡琰回家後的經歷反映廣大人民的苦難。這樣寫，豐富了詩歌的表現內容，增強了表現力量。談到抒情，本篇雖是敘事詩，但它是以抒發“悲憤”之情為目的的，感情真摯、深厚、強烈，愛憎分明，是其特點。不但在“彼蒼者何辜，乃遭此厄禍”、“人生幾何時，懷憂終年歲”等直接抒情的詩句中，而且在事件的敘寫以及環境和心理等的描寫中，處處充滿著“悲”“憤”之情。詩人的感情也正是通過事件的敘寫、環境和心理等的描寫，得到具體、形象、深刻的表現。
詩的第二段那“處所多霜雪，胡風春夏起”的環境描寫是烘托“感時念父母”的悲傷之情; 那離別之際的心理描寫，是慈母別子時撕心裂肺感情的流露，都是非常真切、極為感人的。為了更好地敘事抒情，詩人還成功地調動了白描、對比、映襯、誇張、呼告等多種藝術手法。母子別離時，幼兒壹“抱”壹“問”的白描手法，逼真地刻畫了幼兒的天真幼稚和無限依戀之情;“我”與“同時輩”的對比，車和馬踟躕不前以及觀者、行者歔唏嗚咽的襯托，如此種種，突出了母子離別的悲慘，令人不忍卒讀。
《悲憤詩》的藝術結構，清沈德潛認為： “段落分明，而滅去脫卸轉接痕跡，若斷若續，不碎不亂，少陵《奉先詠懷》、《北征》等作往往似之。”(《古詩源》卷三)全詩按情節發展順序寫事抒情，三大段各有重點，但又渾為壹體，不可分割。第壹、二段間以“邊荒”二句過渡，二、三段間以“去去”六句過渡，第三段寫家鄉殘敗景況與第壹段“卓眾”東下的暴行相照應，寫“既至家人盡，又復無中外”等反跌第二段思鄉念親。上下、前後之間聯系緊密，脈絡分明。全詩***九次換韻，韻腳的轉換大體上與層次的變化相壹致，而且多用仄聲韻，少用平聲韻(只有兩次)，這在表現強烈淒厲的悲憤之情方面具有壹定作用。
蔡文姬的《悲憤詩》由於旨在抒情，首尾兩節對被俘入胡和別子歸漢的經歷都比較簡略，中間大篇幅自然風景用以渲染蔡琰離鄉背井的悲痛心情，在這些對景物和人情的描述中，蔡琰極言它們與她故鄉中土的差異，以此形容自己在這與中土迥異的環境下心情之沈痛悲憤。