汉景帝时期，李蔡积功劳至二千石。汉武帝时期，官至代相。元朔五年，李蔡任主爵都尉。元朔五年（前124年），代相李蔡以轻车将军身份从大将军卫青攻打匈奴有功，俘获匈奴的一位王，封为乐安侯，二千户。元狩元年（前122年），李蔡任御史大夫。前121年，丞相公孙弘去世，三月二十一日，李蔡任丞相，元狩五年（前118年），李蔡因以丞相身份侵卖园陵道壖地，坐法自杀。庄青翟为丞相。
考古.李晖仪墓志之中自称是西汉丞相李蔡的后裔，与一般可见史料中陇西李氏把李广作为祖先不同，罗新认为这也许反映了北魏