蔡姓的起源主要有兩個說法：
出自姬姓，是周文王的後裔。周武王滅商後，封其五弟叔度於蔡，史稱蔡叔度。蔡叔度受封於蔡（今河南上蔡縣），建立蔡國。周成王時，改封蔡叔度的兒子蔡仲於蔡，新蔡國在河南的上蔡縣。楚國滅蔡後，國人以國為姓，散居各地。
出自姞姓，是黃帝的直系後裔。在堯舜夏時期，姞姓所屬的燕、闞、尹、蔡、魯等氏族分布於渭河流域，沿黃河向西到豫東和豫西一帶。蔡系姞姓的支系，在部落中擔任祭祀的職責，具有很高的地位。蔡祭二字古代通用，故蔡出自祭。
此外，蔡姓中流入外族血液的事件主要發生於宋朝以後，如金國的女真人烏林答姓族後來全部改為漢姓蔡，清朝滿洲八旗姓蔡佳氏、烏靈阿氏、薩瑪喇氏等後來也全部改為漢姓蔡，這些外族與漢族長期混居後逐漸同化為漢族的蔡姓。