年轻时曾与同乡林茂桂读书乌石紫薇山中，深受乌石文化的影响。万历二年(1574年)进士，初授浙江桐乡知县。万历七年(1579年)，父丧，归家守丧，期满，起补京师大名府元城知县。蔡时鼎持政以勤慎廉约，劝学为善为本，深得官员和百姓的赞许。万历十一年(1583年)，时鼎被召为云南道监察御史。太监田玉，既提督太和山场，又兼任湖广行都司等处分守，还请求朝廷给予符验、关防、令旗、令牌。科臣抗争不得，礼部也只好疏请铸给。蔡时鼎反对说：“太监提督太和山场，不该兼任地方分守，湖广地方已有巡抚、巡按等官员治理，何必再用内臣兼任分守?况且太监是刑余之人，若给予权力，将来卖弄威福，肥己济私，又如何控制?”他还指出，皇帝若只偏信太监，不信朝臣，恐会“内外异趣、言路不通，圣心聪明，未免受蔽!”同时，又弹劾田玉的不法行为。时鼎的奏疏虽无批复，然而，宫中太监却因此感到惮畏。又有御史丁此吕揭发侍郎高启愚在主持应天乡试时，试题有意阿奉时相张居正，因此，高启愚被免职，而丁此吕也被诋为“诬贤乱政”遭到贬谪，朝中一时聚讼纷纭。蔡时鼎上疏说：“丁此吕言语虽过激，怎能以“诬贤乱政”加罪，如果认为这是言官喜事求胜，要加以抑制压服，那么，“臣恐朝廷之上，公议难泯。防口甚于防川，天下有志之士，未肯从风而靡也。”翌年，他奉旨巡视两淮盐政，通过咨访，除去宿弊。又疏陈惠商、裕课等十事，经获准依次施行。巡盐旧有成例，盐差可得部分盈余钱财，时鼎却不接受，把这些例金用来开筑湖堤，使淮安一带35里间，舟行无阻。又置各属邑学田，救济贫寒士子。

万历十三年(1585年)，时鼎巡盐事毕，回京复命。这年秋天，顺天(北京)乡试，有外戚要考官让其子弟中选而没有达到目的，因此勾结宫中太监，制造流言蜚语，诬蔑考官张一桂等人。时鼎抗疏直言，认为此事不是经外廷纠奏，而是直接由内宫进言引起的，即使其事尽公，其言尽实，犹恐开启谗间之门，皇帝接疏后大怒，以“疑君讪上”的罪名把时鼎谪为山西朔州马邑典史，当天即起行赴任，不许迟缓。不久，蔡时鼎辞职归家。万历十五年(1587年)，起用为太平府推官，代行知府事。此时，太平府正遇荒年，他请求上司，修筑河堤，开仓赈济。万历十七年(1589年)，升南京刑部主事。不久，转南京吏部验封司主事。万历十八年(1590年)，上疏评论时政，指谪辅臣申时行假借皇上意旨，结党营私，害进妨贤，只想自身得福，不顾国祸，象申时行这样的人，怎能担任国相?万历十九年(1591年)，晋升为南京礼部祠祭司郎中。不久，吏部推选蔡时鼎出任江西提学使，因他直言得罪皇帝和时相而未获批准。为此，给事中钟羽正与同僚一起上疏批评朝廷不用时鼎，说这是“销忠直之气，结谏诤之舌，非国家福”。结果，钟羽正等被加上“忤旨”的罪名，受到夺俸等不同程度的处分。过后，吏部又拟调时鼎为尚宝司丞，仍不获准。万历二十年(1592年)卒于任上，时年42岁。他亡故时，囊空如洗，贫不能含敛，南京的同僚为之捐资，才得举丧。蔡时鼎一生“高亢刚正，疾恶至严，尤精于摘伏发奸，吏不能欺，而直道如矢”。因其早逝，众人都十分痛惜。蔡时鼎在政事之余，极力研读经史和写作，自经史百家，以至阴阳、医卜无不研究，尤嗜《周易》，穷极同异，注疏解释，惜未成书。太史林偕春为其撰写《蔡公时鼎传》，《明史》为其立传。

蔡时鼎，字台甫，漳浦人。万历二年进士。历知桐乡、元城，为治清严。征授御史。太和山提督中官田玉兼分守事，时鼎言不可，并及玉不法状。御史丁此吕以劾高启愚被谪，时鼎论救，语侵杨巍、申时行。报闻。已，巡盐两淮。悉捐其羡为开河费，置属邑学田。

还朝，会戚畹子弟有求举不获者，诬顺天考官张一桂私其客冯诗、童维宁及编修史钶子记纯，又滥取冒籍者五人。帝怒，命诗、维宁荷枷，解一桂、钶官。时行等为之解。帝益怒，夺钶职，下诗、维宁吏。法司廷鞫无验，忤旨被让。卒枷二人一月，而调一桂南京。时鼎以事初纠发不由外廷，径从中出，极言“宵人蜚语直达御前，其渐不可长；且尽疑大臣言官有私，则是股肱耳目举不可信，所信者谁也？”帝怒，手札谕阁臣治罪。会时行及王锡爵在告，许国、王家屏仅拟停俸，且请稍减诗、维宁荷校之期，以全其命。帝不从，责时鼎疑君讪上，降极边杂职。又使人诇知发遣冒籍者多宽纵，责府尹沈思孝对状。国、家屏复上言：“人君贵明不贵察。苟任一己见闻，猜防苛密，纵听断精审，何补于治；且使奸人乘机得中伤善类，害胡可言！愿停察访以崇大体，宥言官以彰圣度。”帝不怿，手诏诘让。是日，帝思时行，遣中使就第劳问。而国等既被责，具疏谢，执争如初。会帝意稍解，乃报闻。时鼎竟谪马邑典史，告归。居二年，吏部拟序迁，不许。御史王世扬请如石星、海瑞、邹元标例，起之废籍，不报。已，起太平推官，进南京刑部主事，就改吏部。

十八年冬，复疏劾时行，略言：“比年天灾民困，纪纲紊斁，吏治混淆。陛下深居宫阙，臣民呼吁莫闻。然群工进言，犹蒙宽贷。乃辅臣时行则树党自坚，忌言益甚。不必明指其失，即意向稍左，亦辄中伤。或显斥于当时，或徐退于后日。致天下谀佞成风，正气消沮。方且内托之乎雅量，外托之乎清明，此圣贤所以重似是之防，严乱德之戒也。夫营私之念重，则奉公之意必衰；巧诈之机熟，则忠诚之节必退。自张居正物故，张四维忧去，时行即为首辅。惩前专擅，矫以谦退；鉴昔严苛，矫以宽平。非不欲示休休之量，养和平之福，无如患得患失之心胜，而不可则止之义微。貌退让而心贪竞，外包容而中忮刻。私伪萌生，欲盖弥著。夫居正之祸在徇私灭公，然其持法任事，犹足有补于国。今也改革其美，而绍述其私；尽去其维天下之心，而益巧其欺天下之术。徒思邀福一身，不顾国祸，若而人者，尚可俾相天下哉！”因历数其十失，劝之省改。疏留中。寻进南京礼部郎中。卒官。贫不具含殓，士大夫赙而治其丧。