蔡京的持续上书、力推木兰陂建设，引起了王安石和神宗皇帝的关注，就把蔡京从地方调入京都工作。这期间，蔡京为了修建木兰陂，做了一系列工作，如打报告、立项目、追资金，聘邀大款老板、请技术人才等等。在他的强力推动和多方努力下，木兰陂于元丰五年（1082年）修峻。
木兰陂是古代中国最具代表性的拒咸蓄淡灌溉工程，是五大古陂之一，被誉为福建“都江堰”，具备引水、蓄水、灌溉、防洪、挡潮、水运和养殖等综合功能。木兰陂的修峻，成为熙宁变法中，农田水利建设的标志性工程，在全国产生了强烈反响，蔡京也因积极拥护和推动变法，受到了王安石和神宗的高度评价并重用。从此，蔡京的仕途走上了快车道，几乎一年提拔一次，到一零八三年，他已由八年前的九品县尉提拔成为正四品的中书舍人，平均不到八个月就提拔一个品级。
其实，1083这一年之内，蔡京就被提拔了两次。第一次是提拔为门下省起居郎。当年八月，神宗让他兼任祝贺辽国道宗皇帝生辰使，出使辽国。这次出使辽国，蔡京完成皇上使命非常出色，回国即被提拔为正四品，跟他的弟弟蔡卞同在中书省，都任中书舍人，共同为皇上起草诏书，为朝廷起草各类文书，成为当时的一道风景。但是根据朝廷关于任职有先后的规定，蔡卞任中书舍人在前，蔡京只好调到翰林院任职，但品级不变。
后来的仕途虽有坎坷，但由于蔡京善于察言观色，反应敏锐，精于变通，在朝廷的地位越来越高。有两个事例可以让人们对蔡京的为人和为官有一个大致的了解。
神宗驾崩之后，年仅九岁的哲宗即位，由太皇太后高涛涛听政，废除新法，罢免王安石，启用保守派的司马光任宰相。司马光要求废除雇役法、恢复差役法，限期五天，臣僚们无不担心太过急迫，独有蔡京如期达到目标，其辖区全部改雇役为差役，没有一人违反。蔡京为此到政事堂向司马光汇报，司马光非常高兴，对他大加赞扬：“若人人奉法如君，还有什么行不通的！”
绍圣初年（1094年），蔡京任代理户部尚书。此时哲宗已经亲政，一反太皇太后推崇保守派的做法，大力倡导变法，宰相章惇又要改变役法，但却众说纷纭、阻力重重，长时间不能决策。此时，蔡京对章惇进言说：“直接按熙宁役法实行，还有什么可议论的？”
章惇顿悟，决定直接采用熙宁变法时的雇役法，果然很快赢得朝野共识。