東漢王朝之後，接著是魏、蜀、吳的三國鼎立局面。後來魏滅蜀，司馬氏又奪取魏政權建立晉朝，史稱西晉(公元265—316年)，公元280年晉滅吳而統一全國。不久，北方鮮卑等族進入中原，晉朝南遷，史稱東晉(公元317—420年)，形成南北朝對峙。南朝(公元420—589年)繼東晉後出現宋、齊、梁、陳四朝。北朝(公元386—581年)為北魏，後又分為東魏、西魏。繼東魏的是北齊，繼西魏的是北周。南北朝對峙直到公元581年隋王朝建立才又歸統一。這段歷史共368年，合稱魏晉南北朝。從漢代發展起來的造紙術在這一時期進入發展階段，同漢代相比在產量、質量或加工等方面都有提高，原料不斷擴大，造紙設備得到更新，出現新的工藝技術，產紙區域和紙的傳播也越來越廣，造紙名工輩出。這一時期的紙流傳到現在的較多，出土物也相當豐富，而文獻記載也不少，為研究提供了方便條件，從實物看，魏晉南北朝時的紙比漢代紙有明顯的進步，首先表現在白度提高、表面更平滑、結構較緊密，紙質細薄且有明顯的簾紋。紙上纖維束較少，有的晉紙纖維打漿度達70%，接近機製紙。
魏晉南北朝時造紙術的進步及紙的質量的提高，還可從當時文人詠紙的詩賦中看出。例如晉人傅咸《紙賦》寫道：「夫其為物，厥美可珍。廉方有則，體潔性真。含章蘊藻，實好斯文。取彼之弊，以為己新。攬之則舒，舍之則卷。可屈可伸，能幽能顯。」這是說，麻紙由破布做成，但潔白受墨，物美價廉，寫成書後可以舒捲。南朝梁人蕭繹《詠紙》詩云：「皎白猶霜雪，方正若布棋。宣情且記事，寧同魚網時。」如果說書寫材料在漢代還是帛簡併用，紙只作為新型材料尚不足以完全取代帛簡，則這種情況在晉代已發生根本變化。由於能造出大量潔白平滑而方正的紙，人們就無需再用昂貴的縑帛和笨重的簡牘，逐步習慣於用紙書寫，最後徹底淘汰了簡牘。東晉末年有的統治者已明令用紙作為正式書寫材料，凡朝廷奏議不得用簡牘，一律以紙為之。例如桓玄(公元369—404年)廢晉安帝而自稱為帝，改國號為楚，隨即下令曰：「古無紙，故用簡，非主於敬也。今諸用簡者，皆以黃紙代之。」考古發掘表明，西晉墓葬或遺址中所出文書雖多用紙，然仍時而有簡出土，但東晉以降，便不再出現簡牘文書，而全是用紙了。過去用簡牘書寫時是將一片片簡用皮條或繩紮起，連成一長串(冊)，然後再捲成一大捆。用紙書寫時則將一張張紙用漿糊粘接起來，用小木軸捲起成為書卷，這樣一捲紙本書就可容下幾大捆簡冊所容之字，輕便實用，從而引起書籍形式的演變。過去用簡冊寫成的一本書需兩個人抬起，現在可以輕鬆地放在衣袋中隨手展卷。
紙在中國社會的普遍使用，有力地促進了書籍文獻資料的猛增和科學文化的傳播。反之，科學文化和圖書事業的發展又要求造出更多更好的紙。在雕版印刷術未發明以前，古代書籍都是寫本卷子形式。晉初官府藏書即以萬卷計，據魏秘書監荀勗(？—公元289年)所編內府藏書目錄，所收四部圖書近三萬卷。至宋元嘉八年(公元431年)秘書監謝靈運造四部目錄已載6.4萬卷。私人藏書也逐漸多起來，晉人張華遷居時載書30車，同時代的郭泰有書5000卷。因此梁武帝(公元502—549年)時「四海之內，家有文史」，當然這些書都是用紙寫成的。著述之多引起抄書之風盛行，又促進書法藝術的發展及漢字字體的變遷。在一片窄而堅硬的簡牘上寫字，筆鋒受書寫材料空間及質地所限而不能充分施展。但改用潔白平滑又柔韌受墨的大張紙上揮毫，情況就根本改觀。晉代能出現像王羲之(公元321—379年)、王獻之(公元344—388年)那樣傑出的書法家，在很大程度上歸因於紙的普遍使用。晉以後由漢隸過渡到楷隸，最後形成現在通行的楷書，草書也因而得到發展，漢字字體的變遷也因用紙而引起，因為在紙上可隨心所欲地揮毫，沒有任何限制。同樣，在紙上作畫也會收到良好的藝術效果。1964年新疆吐魯番出土東晉時的紙本人物畫(106.5厘米×47厘米)，可能由六張紙聯成，是現存最早的紙本繪畫。用紙繪製地圖早在西漢初已開始，在晉代又獲得發展，製圖學的進步導致晉人裴秀(公元223—271年)「製圖六體」理論的提出。可以想到，在官私藏品中除大量書籍外，還包括輿圖及書法、繪畫作品，因而古代將「圖籍」或「圖書」並稱。
魏晉南北朝時期除用紙抄寫經史子集書及公私文件外，佛教、道教的興起也耗去大量紙。敦煌石室所出這時期經卷多為佛經。其所耗紙量可能比抄寫非宗教著作還多。這時南北各地(包括少數民族地區)都建立官私紙坊，就地取材造紙。北方以長安(今西安)、洛陽、山西、山東、河北等地為中心，生產麻紙、楮皮紙、桑皮紙。東晉南渡後，江南也發展了造紙生產，今浙江紹興、安徽南部、建業(今南京)、揚州、廣州等地成了南方造紙中心，紙種與北方同。但浙江嵊縣剡〔shan善〕溪沿岸又成為藤紙中心。由於紙工在生產中積累了先進經驗，結果名紙屢現。除左伯紙外，張永紙也名重一時。張永為南朝劉宋(公元420—479年)時人，他造的紙為宮廷御用紙所不及。除本色紙外，還生產各種色紙，除使用單一原料外，有時還將樹皮纖維與麻纖維原料混合製漿造紙。北魏農學家賈思勰在《齊民要術》中有一篇介紹種楮，書中寫道：「煮剝賣(樹)皮者，雖勞而利大。(若)自能造紙，其利又多。」這反映北方黃河中下游地區種楮造紙的情況。1972年新疆阿斯塔那出土高昌建昌四年(公元558年)墓葬中的《孝經》一卷，其背面補縫用紙即皮紙。1973年敦煌千佛洞土地廟出土北魏興安三年(公元454年)寫《大悲如來告疏》用紙亦為楮紙。但現存魏晉南北朝紙本文物中，據我們檢驗絕大多數仍是麻紙。
古書還提到晉代有一種側理紙或苔紙。據後秦人王嘉《拾遺記》稱，西晉學者張華《博物志》書成，武帝賜側理紙萬張。據說此紙乃南方人以水苔造，呈青綠色，又名苔紙。又因此紙上有縱側紋理，而水苔又名陟厘，再訛為側理，更名側理紙。我們的模擬實驗證明，用水苔不能造出紙，有一種莎草科的苔雖可造紙，但不是水苔。因而這種紙可能仍以麻纖維為原料，在紙漿中摻入少量鮮水苔，抄成紙後表面呈縱橫斜側的青綠色紋理。如用髮菜代替水苔，則紋理呈黑色，即所謂髮箋。因此所謂側理紙或苔紙實際上是一種藝術加工紙，其由來久遠。後來朝鮮李朝(公元1392—1910年)造高麗苔紙或髮箋，即根據中國晉代時發展的這種技術製成。這種技術啟發了後來歐洲及日本國造出一系列具有不同彩色添加劑的藝術加工紙。為了改善紙的性能，晉代已有施膠技術，早期施膠劑是植物澱粉劑，或刷在紙面上，或摻入紙漿中。這樣處理可使紙增加對水透過性的阻撓能力，將纖維間毛細孔阻死，或改善紙漿懸浮性。先前西方人認為施膠技術是唐代大曆三年(公元768年)開始的，後來日本學者認為始於北魏太平真君十一年(公元450年)。但我在1964年的實物化驗證明，西涼建初十二年(公元416年)寫本《律藏初分》紙即用紙內施膠術處理過，這相當於東晉，看來施膠技術可溯至魏晉。因為後秦白雀元年(公元384年)墓葬物清單用紙表面施以澱粉劑，再經磨光，這是迄今年代最早的施膠紙。
漢代紙一般較厚重，而魏晉南北朝紙比漢紙稍薄，且有明顯的簾紋。從技術上看，晉南北朝時是用類似現今傳統方式抄紙的活動簾床紙模抄造的。這類模具由竹簾及木床架兩部分構成，再用兩根邊柱使二者緊貼在一起，可合可拆。將二者合起時放紙漿中撈紙，濾水後將竹簾取下並將其上的濕紙置於木板上；再將二者合起重行撈紙，取下竹簾並將濕紙置於上次抄出的濕紙上；如此重複，最後將疊在一起的濕紙壓榨去水，再行乾燥。這種可拆卸的抄紙器的優越性在於用同一模具可連續抄造出千萬張紙，提高勞動生產率和設備利用率，撈出的紙緊薄而勻細。活動簾床抄紙器起於何時，只能從出土實物中作出判斷，至遲在魏晉時已普遍使用，看來是在漢代抄紙技術的基礎上發展起來的。這種抄紙器在此後1000多年間通行於全世界。魏晉南北朝時的紙簾用較粗(每根粗2毫米)竹條編成，北方有時用芨芨草桿代替竹條。抄紙器形狀及大小與所要抄造的紙一樣。北宋人蘇易簡(公元958—996年)《文房四譜·紙譜》云：「晉令諸作紙，大紙〔廣〕一尺三分，長一尺八分。小紙廣九寸五分，長一尺四寸。」換算後，晉代大紙為31.3厘米×43.4厘米，小紙22.9厘米×33.7厘米。但我們對出土實物測量後所得尺寸比蘇易簡所述略有差異。1977年新疆出土公元384年的一張完整紙，幅面為23.4厘米×35.6厘米。這是晉代時的小紙，但仍比漢紙為大。我對幾十種紙樣實測後，得出的結果如下表所示：從上述數據可以知道魏晉南北朝時紙及抄紙器