蔡琰歸漢后，作有《悲憤詩》兩首，一首為五言體，一首為騷體。[7]其中五言的那首側重于“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。清代詩論家張玉谷曾作詩稱贊蔡琰的五言詩：“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受到了蔡琰的影響。
騷體《悲憤詩》由于旨在抒情，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沉痛悲憤。
《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。原載于宋郭茂倩《樂府詩集》卷五十九以及朱熹《楚辭后語》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。”
蔡琰的父親蔡邕是一位大書法家，創造了八分字體。[15]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。
關于蔡琰在北方是否嫁于左賢王歷來有不一樣的看法：據《后漢書》記載，蔡琰是“沒于”左賢王，而不是“嫁于”左賢王，而且一般匈奴王的妻子都被稱為“閼氏”，但是蔡琰在北方二十年，沒有這個稱號，所以認為蔡琰與左賢王并不是夫妻關系；但另一種說法認為，曹操贖回蔡琰花費了非常大的價錢，遠遠超過了普通奴隸的價格，可以看出蔡琰在匈奴那邊的地位也不低。一些文藝作品像京劇等就將蔡文姬寫成左賢王的王妃。兩種說法孰是孰非，仍存爭議。
郭沫若在為曹操翻案的同時發表論文質疑蔡琰的作品是不是出自蔡琰之手。郭沫若等人認為《后漢書》所著錄的《悲憤詩》不是出自蔡琰之手，主要理由有三點：1．據《后漢書·董祀妻傳》，文姬是“為胡騎所獲，沒于南匈奴左賢王”的，詩中不應說是為董卓部眾所驅虜。2．文姬之父蔡邕受董卓重視，在董卓控制的中央政權里爵位很高，董卓死后他才被王允所殺，文姬的流落必定在蔡邕死后，而詩中說為董卓所驅虜入胡。3．騷體一章中有“歷險阻兮之羌蠻”一句，與文姬為南匈奴所掠獲事實不合。又有“沙漠壅兮塵冥冥，有草木兮春不榮”二句，與當時南匈奴所處地域河東平陽一帶地理環境不合。
但譚其驤認為這三項中，沒有一項是站得住的。因為：1．董卓的部眾中正多的是羌人和胡人，《悲憤》中說“卓眾來東下”，“來兵皆胡羌”，這些胡兵不正是“胡騎”？2．南匈奴自中平五年（188年）以來已分裂為二部分，一部分內徙河東，另一部分仍在今內蒙古河套一帶，如果“南匈奴”是指留居在那里的一部分，地理環境與所描敘的就正相符合。3．董卓的部眾紀律很差，當時蔡文姬在關東原籍被擄，蔡邕遠在長安，而她被擄后三個月蔡邕即被殺，無從獲得消息，更談不上營救。董卓部隊中的羌胡都是關中人，蔡文姬被擄后被西驅入關，入關后到過羌蠻之地，也就毫不足怪。所以可以肯定《悲憤》二章確是蔡文姬的作品。
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