蒙恬的祖父蒙骜（音：傲）原是齊國人，後來跟隨秦昭王，官至上卿。 曾經帶領秦軍攻打韓國，打下成皋、荥阳二城；攻打趙國，取城三十七座； 再次攻打趙國，取城十三座； 攻打魏國，取城十二座。  蒙骜的兒子蒙武， 也是秦國大將，曾經和王翦一同攻打楚國，大破之，殺了楚國大將項燕， 次年， 蒙武再次攻楚，俘虜楚王。 蒙武的兒子就是蒙恬，蒙恬的弟弟是蒙毅。

始皇二十六年， 蒙恬為秦將，攻齊，大破之，官拜內史， 秦國首都的最高行政官。 秦國統一天下後，蒙恬帶領三十萬大軍駐守北部邊境防禦匈奴。 收復邊疆領土， 按照邊疆的險要地勢，修建長城，綿延萬里，威震匈奴。 秦始皇特別寵信蒙氏兄弟，蒙毅也位至上卿， 時常伴隨左右。 當是秦政外事靠蒙恬，內事靠蒙毅， 百官都不敢和他們相爭。

趙高是趙國王室的遠親， 出身卑微，秦始皇聽說趙高能力很強，而且通曉律法，提撥他為中車府令，負責在宮中為皇帝管理車馬。趙高私下巴結公子胡亥，教他刑事訴訟。 後來趙高犯了大罪， 始皇命蒙毅審理，蒙毅不敢妄法，判趙高死罪，除去官籍。 但是秦始皇因為趙高做事勤快，就赦免了他，恢復官爵。

始皇三十七年， 出遊病在途中， 派蒙毅到山川禱告， 離開了隊伍， 始皇到了沙丘駕崩， 密不發喪，群臣莫知。 當時只有丞相李斯，公子胡亥， 中車府令趙高常伴始皇左右， 趙高於是密謀立胡亥為太子，但是對於蒙氏兄弟心存忌憚。 派人假借始皇名義命公子扶蘇和蒙恬自殺， 但是蒙恬心存懷疑，並沒有自殺， 而是被關押了起來。 

趙高對胡亥說，當初始皇就有立你為太子之意，但是由於蒙毅堅決反對而沒有立成。 胡亥於是把蒙毅也抓了起來。 始皇的喪禮結束之後，秦二世登基， 趙高一有機會就詆毀蒙氏兄弟，要殺他們。 但是始皇的弟弟子嬰表示反對。但是胡亥不聽，派人殺了蒙毅，又派人去殺蒙恬，而且根本不聽他們的申辯，於是蒙恬也服毒藥自殺。

蒙恬死前， 嘆息道： 我是如何得罪了上天，讓我無罪而死呢？等了一下又說：我的確是該死，我在邊疆築城牆挖壕溝一萬多里，這中間不可能不挖斷地脈，這就是我的罪啊！。