四川省宣汉县人，1917年出生。父亲早亡。他11岁时，便要背柴禾到城里卖，以养活年近花甲的老母亲和7岁的侄儿。村里没有人认字，族人选中蔡长元去读了两年书，以便能写祭祖的祭文。 1933年，红军打开宣汉城，蔡长元参加了红9军，在27师79团3营当通讯员。1934年，他到团部当了青年干事。1936年10月，红9军西渡黄河，转战河西走廊。蔡长元所在的27师在古浪受挫，1000余人仅剩400余人突围出来。红9军经过两次倪家营子缩编为一个团，只有5个连。蔡长元随红9军残部向西走了两天，又奉命重返梨园口，掩护红30军西进。在梨园口血战了一场，部队开始分散突围。蔡长元当时是军供给部部长吴先恩（后授中将衔）的警卫员，他和吴先恩突围后，在祁连山躲了叁个月，过着野人的生活。后来两人出山，昼伏夜行，沿途乞讨，在凉州被敌人冲散。蔡长元几经辗转，投奔了邓宝珊部。 1937年，蔡长元在邓宝珊部打听到我军的消息，带枪找到了八路军358旅。不久， 他被送往延安抗大学习。1938年毕业后，分配到晋察冀军区任组织部青年科长。解放战争时期，蔡长元在晋察冀野战军4纵11旅任政治部主任，1947年，杨成武将善于打山地战的11旅充实到3纵，改称3纵9旅，蔡长元升任旅副政委。9旅在清风店战役中露了一手，一天一夜走了200多里，抢先到达清风店，取得了清风店战役的胜利。蔡长元担任9旅政委时，率领9旅两天一夜走了300多里山路，赶到新保安镇，完成了对敌35军“围而不打”的任务。9旅还有一个记录：两天叁夜，走了500来里，9旅因此有“神行太保”的美称。1949年，3纵9旅改编为63军198师，做了多年政工干部的蔡长元出任189师师长。在太原战役中，198师激战攻克太原外围核心工事双塔寺，活捉了敌人一名军长， 被授予“立功太原”红旗。在兰州战役中，彭德怀点名189师的老红军团566团主攻豆家山，566团占领豆家山一号阵地，565团占领二号阵地，189师又血战7个小时，打退了敌军的反扑。 1951年，蔡长元率189师入朝作战。在第五次战役中，189师在铁原阻击美军4个机械化师和2个南韩师进攻，以保证我军主力的安全。美军利用现代化武器的威力， 天上飞机狂轰烂炸，地面坦克开道，火焰喷射器跟进喷烧，189师整整阻击了叁天。蔡长元获朝鲜二级国旗勋章、二级自由独立勋章。蔡长元1953年回国，进入南京军事学院学习。1957年，升任24军副军长，1961年升任66军政委。1963年，回到63军任政委。在邢台大地震救灾工作中，63军出色的纪律和作风受到周恩来的赞扬，后来，周恩来将189师调入北京卫戍区。1967年，蔡长元因患重病离职休息，1979年，自愿到陕西省军区任政委。 1月，自愿到陕西省军区任政委。他坚持原则，勤奋工作，作风民主，团结同志，模范地贯彻军民关系，为加强地方经济建设，积极献计献策，表现出较强的组织领导能力和丰富的工作经验，受到群众的好评，为大西北的团结作出了重要贡献。1980年当选为党中央的十二大代表。1983年11月自愿提前离职休养，谢绝了进入北京任海军副司令员或进入南京军区任政委的调令。他仍然关心国家和军队的建设与发展，坚决拥护党中央的路线及政策。自觉同党中央在思想上政治上行动上保持高度一致。1984年12月进京安置，任海军顾问一职，1988年转任国防科工委顾问。
1955年被授予少将军衔。获叁级八一勋章、二级独立自由勋章、二级解放勋章、一级红星功勋荣誉章。
