文學
蔡琰歸漢後作有《悲憤詩》兩首，一首為五言體，一首為騷體。其中五言的那首側重於“感傷亂離”，是一首以情緯事的敘事詩，是中國詩歌史上第一首文人創作的自傳體長篇敘事詩。清代詩論家張玉穀曾作詩稱讚蔡琰的五言詩：“文姬才欲壓文君，《悲憤》長篇洵大文。老杜固宗曹七步，辦香可也及釵裙。”大意是說蔡琰的才華壓倒了漢代才女卓文君，曹植和杜甫的五言敘事詩也是受到了蔡琰的影響。
騷體《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曆都比較簡略，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沉痛悲憤。
音樂
《胡笳十八拍》是中國古樂府琴曲歌辭，長達一千二百九十七字，是一首由十八首歌曲組合的聲樂套曲。原載於宋郭茂倩《樂府詩集》卷五十九以及朱熹《楚辭後語》卷三，兩本文字小有出入。
明朝人陸時雍在《詩鏡總論》中說：“東京風格頹下，蔡文姬才氣英英。讀《胡笳吟》，可令驚蓬坐振，沙礫自飛，真是激烈人懷抱。”
書法
蔡琰的父親蔡邕是一位大書法家，創造了八分字體。蔡琰本人對書法也很擅長，韓愈曾說：“中郎（蔡邕）有女能傳業。”蔡琰曾在曹操的要求下默寫古籍，說自己不管是真書還是草書都可以寫。