宋光宗紹熙元年庚戌（1190年），受時任漳州知州朱熹邀請，蔡元定與劉爚、鄭可學、范念德、林成季、劉彌正、游九言、蔡淵等人到漳州協助實行經界（勘界丈量土地），十二月底返回建陽。

紹熙二年（1191年）正月，朱熹長子朱塾在婺州金華突然病逝，聞噩耗后，朱熹向朝廷提出辭呈，四月二十九日離開漳州。蔡元定幫朱塾選擇了莒口社州墓地。

這年五月二十四日，朱熹回到建陽，暫時寓居在城關同繇橋頭，不欲回崇安五夫紫陽樓居住，打算在建陽考亭買地定居。數年來，母親、妻子、二女、長子等親人先后撒手人寰，朱熹認為五夫風水惡薄，紫陽樓不再適合其居住，不復歸潭溪之上，生怕睹物傷情，于是決定擇居建陽，實現先父卜居考亭的未遂之夙愿。

考亭位于建陽城西五里左右，北面背負玉枕山，東、南、西三面為麻陽溪，有大片沙洲，方圓五里無灘瀨聲，環境十分清幽，是理想的居住、讀書之地，朱熹買來別人的老屋舊址，建成新居，紹熙三年壬子（1192年）六月正式定居于此。

這年三月，朱熹在住宅的東面創建竹林精舍，以供講學，這是繼寒泉精舍、云谷晦庵草堂、武夷精舍之后，朱熹親自創辦的又一所私立學校，蔡元定給予協助。為方便照顧朱熹，蔡元定也舉家遷到莒口后山，兩地相距三十里，通過麻陽溪，有船相近往來，這一年蔡元定58歲，朱熹63歲。宋代的劉應李在《蔡氏諸儒言行錄序》云：“紹熙壬子，文公遷居考亭，西山移于后山，所居相近，來往益密。吾道大明，如日中天，士生斯時，何其幸哉。”

紹熙四年癸丑（1193年）五月十五日，蔡元定著就《八陣圖說》，朱熹為《八陣圖說》作序，提到：“皇宋受命，遼金倔強、奄有中原無能制之者，是其文事雖備、武略不競。此季通《八陣圖說》所以有益于世也。但得書者藏于金柜，切莫亂傳、慎勿妄動偽行者。天有憲，則學者當輔助朝廷，大顯功勛，鞏固山河而永久，定邦國以咸亨，振治世而隆興，其專利于天下者，不亦大矣乎？紹熙癸丑仲春望日新安朱熹序”可以看出，朱熹對蔡元定的《八陣圖說》評價極高，上升到了治國安邦的高度。

這年春，蔡元定開始壯游天下。朱熹在給詹體仁的信中提到：“季通一出，飽觀江湖表里形勢，不為無補。其恨匏系，不能與之俱行。”朱熹很遺憾，不能和蔡元定一起飽覽山河。這一行走，蔡元定花了一年的時間，由閩入贛，下衡湘，經襄漢，由荊入蜀，經歷了長沙、衡陽、岳陽、常德，然后到襄樊、漢中，入成都，接著從長江順流而下，在武漢、南京、蘇州、杭州、紹興等處講學、訪友，至年底方歸。此次游歷，目的有三：一為飽覽祖國名山大川；二為受朱熹囑托，搜集陰陽合抱《太極圖》和購置古籍圖書；三為“閩中氣數已極，亦欲分一二子孫別居荊湖間，以為遺種之計。”其間，得表弟時任湖廣總領詹體仁（蔡元定母親詹氏，是詹體仁的姑姑），四川安撫制置使趙汝愚的資助。年底，在都城臨安與太學生王茲諸公游西湖美景，聽聞諸公想舉薦自己于朝廷，蔡元定當天就帶著同行者連夜乘船返回。

期間，曾刊刻朱熹手書的《易經?系辭》碑刻，立于湖南常德學府。碑為一組四通，共十四行，每行八字，共112字。

蔡元定在西游途中，于民間收集到了不少“河圖”、“洛書”的樣本，在道士高人出沒的青城山購得陰陽合抱的“太極圖”（即現今看到的陰陽魚圖）。在帶回福建之后，朱、蔡二人在經過仔細研究分析后，把“太極圖”用在朱熹著的《易經本義》和《太極圖說解》的篇首，從而使得“太極圖”第一次出現在了《周易》有關的著作中。使眾說紛紜的“太極八卦圖”，從此規范而流傳下來，單就這點，蔡元定功不可沒。