蔡美彪先生常说，学术研究不能投机取巧。不能尽选择容易写作、容易发表的课题。要面对学术界未解决的问题，攻难关、做难题。蔡美彪的文集《辽金元史考索》中收入了多篇解难攻关之作辽史问题多材料少是公认的难题。蔡美彪关于辽史的一组文章，从“契丹的部落组织和国家的产生”到“辽代后族与辽季后妃三案”，独辟蹊径，从契丹氏族部落的形成与演变的探讨，对辽代从建国到亡国的历程做了深入的剖析，使一些疑难得以通解。
　　辽金史料中的“阻卜”或“阻”历来不得其解。王国维提出“阻卜”即鞑靼之说，曾引起学界的争议。蔡先生在辽代哀册和金代碑文中发现鞑靼的记载，与史料互证，撰为《辽金石刻中之鞑靼》一文，为“阻卜”即鞑靼提供了确证。此文在1947年创稿，20世纪50年代初先后在香港出版的《学原》杂志和北大《国学季刊》发表，得到国内外学者的赞许。
　　成吉思的释义，长期没有确解。较为流行的有“强盛伟大”“强者”“海洋”“勇猛刚强”等。蔡先生从汉人的谥法制度、尊号与谥号、蒙语与汉语等多个视角进行综合研究，得出的结论是，“圣武”应与“成吉思”名号同義，“成吉思汗”原义即“雄武之王”。
　　马可·波罗在中国的身份，也是多年存在的疑难。有人曾怀疑他是元朝的小官，不能成立。一般称他为“旅行家”，但在中国旅行十七年之久，无法通解。蔡先生依据元朝的制度和社会状况，以及对《马可·波罗游记》内容的周密分析，认为马可·波罗是在中国和邻国经营商业贸易的斡脱商人，积累了大量财富，因而回国时成为“百万富翁”。此文用中英文发表，得到中外专家的推许。蔡美彪说，学术文章与宣传文字不同，要求探索未知，破解疑难。他在研究中即遵循了这一点。