蔡明父亲是大学教授，母亲是主任医师，她自幼酷爱文艺，曾是中央电视台银河少年合唱团的演员。上小学四年级时，北京电影制片厂为筹拍《海霞》在全国选“小海霞”，蔡明成为候选人之一。初中毕业后，在父亲的支持下，蔡明进入了北影厂演员剧团。

1973年蔡明被导演谢铁骊选中在影片《海霞》中饰演童年海霞。1976年蔡明到北京电影制片厂演员剧团工作，成为当时北影厂年龄最小的演员。同年到北京电影学院表演班学习，两年毕业后回厂。

1980年，在影片《戴手铐的旅客》中饰演女扮男装的魏小明。

1989年，在影片《倒蛋部队》中饰演一个农村女青年。

1990年，在影片《恋爱角》中饰演一个爱情失意的大龄女青年。蔡明的第一个小品叫《普拉尼特的长发》，与陈佩斯、朱时茂合演，1990年在北京台亮相。

1991年，蔡明首次登上央视春节联欢晚会舞台，与巩汉林合作表演了小品《陌生人》，一举成名。同年在导演陈国星执导的影片《离婚大战》中饰小歌星英子。

1992年，蔡明开始与郭达搭档。他们在春节联欢晚会表演了小品《黄土地》，被称为小品中的经典，同时也奠定了他们成为黄金搭档的基础。

2000年，蔡明在电视剧《闲人马大姐》中饰演马大姐，该角色成为蔡明饰演的经典角色之一。同年获得《中国大众电视》老百姓最喜爱影视明星等荣誉称号。

2007年，蔡明以国家一级演员身份两次担任中央电视台电视小品大赛评委。

2009年大年初二，由蔡明主演的电视剧《眼花缭乱》在BTV全国首播。在《眼花缭乱》中，蔡明扮演了美籍华人温迪。并与老搭档郭达在电视剧中首度携手合作。

2012年2月4日，廖昌永和蔡明组合演绎了歌曲《因为爱情》。2013年2月6日晚，参加央视元宵晚会，蔡明与潘长江再度搭档，翻唱了《风吹麦浪》。

截至2014年，蔡明已22次登上央视春晚舞台表演小品。

2015年2月18日，蔡明将第23次登上央视春晚，与潘长江、穆雪峰一起表演小品《车站奇遇》。