蒙恬祖籍山东省蒙阴县，故里在蒙阴县城西南7.5公里处的边家城子村。据考证，“蒙”以蒙山为氏。先世为齐国人，战国时，祖父蒙骜于齐投靠秦昭王，领军攻打韩、赵，累官至“上卿”。 父亲蒙武也为秦将，曾任秦内史，与秦将王翦联手灭掉楚国。蒙恬出身于一个世代名将之家。祖父蒙骜为秦国名将，事秦昭王，官至上卿。蒙恬成长于武将之家，深受家庭环境的熏陶，自幼胸怀大志，立志冲锋陷阵，报效国家。他天资聪颖，熟读兵书，逐渐培养了较高的军事素养。
公元前221年（秦始皇帝二十六年），蒙恬被封为将军，攻打齐国，因破齐有功被拜为内史 （秦朝京城的最高行政长官）， 其弟蒙毅也位至上卿。蒙氏兄弟深得秦始皇的尊宠，蒙恬担任外事，蒙毅常为内谋，当时号称“忠信”。其他诸将都不敢与他们争宠。 秦国兼并天下后，蒙恬奉命率三十万大军北击匈奴。收复河南地 （今内蒙古河套南伊克昭盟一带），自榆中（今内蒙古伊金霍洛旗以北）至阴山，设三十四县。又渡过黄河，占据阳山，迁徙人民充实边县。其后修筑西起陇西的临洮（今甘肃岷县），东至辽东（今辽宁境内）的万里长城，把原燕、赵、秦长城连为一体。长城利用地形，藉着天险，设置要塞，有力的遏制了匈奴的南进。后受遣为秦始皇巡游天下开直道，从九原郡（今内蒙包头市西南）直达甘泉宫，截断山脉，填塞深谷，全长一千八百里，可惜没有修竣完工。蒙恬驻守上郡十多年，威震匈奴。
秦始皇非常尊宠蒙氏，信任、夸奖蒙恬的才干，并且亲近蒙恬的弟弟蒙毅，官至上卿，外出则陪秦始皇同乘一辆车子，居内则侍从在秦始皇的跟前。蒙恬担任外事，蒙毅常为内谋，当时号称忠信。因此，其他的诸将相，都不敢和他们争宠。
蒙毅法治严明，从不偏护权贵，满朝文武，无人敢与之争锋。某日，内侍赵高犯有大罪，蒙毅依法判其死罪，除去他的宦职，但却被秦始皇给赦免了。从此时起，蒙氏兄弟便成了赵高的心病。 公元前210年（秦始皇三十七年）冬，秦始皇赵政游会稽途中患病，派身边的蒙毅去祭祀山川祈福，不久秦始皇在沙丘病死，死讯被封锁，赵高担心扶苏继位，蒙恬得到重用，对自己不利，就扣住遗诏不发，与胡亥密谋篡夺帝位。他又威逼利诱，迫使李斯和他们合谋，假造遗诏。“遗诏”指责扶苏在外不能立功，反而怨恨父皇，便遣使者以捏造的罪名赐公子扶苏、蒙恬死。扶苏自杀，蒙恬内心疑虑，请求复诉。
使者把蒙恬交给了官吏，派李斯等人来代替蒙恬掌兵，囚禁蒙恬于阳周。胡亥杀死扶苏后，便想释放蒙恬。但赵高深恐蒙氏再次贵宠用事，对己不利，执意要消灭蒙氏。便散布在立太子问题上，蒙毅曾在始皇面前毁谤胡亥，胡亥于是囚禁并杀死了蒙毅，又派人前往阳周去杀蒙恬。
使者对蒙恬说：“你罪过太多，况且蒙毅当死，连坐于你。”蒙恬说：“自我先人直到子孙，为秦国出生入死已有三代。我统领着三十万大军，虽然身遭囚禁，可我的势力足以背叛。但我知道，我应守义而死。我之所以这样做是不敢辱没先人的教诲，不敢忘记先主的恩情。”
使者说：“我只是受诏来处死你，不敢把将军的话传报陛下。”蒙恬长叹道：“我怎么得罪了上天？竟无罪而被处死？”沉默良久又说：“我的罪过本该受死，起临洮，到辽东筑长城，挖沟渠一万余里，这其间不可能没挖断地脉，这便是我的罪过呀！”于是吞药自杀。
