蒙恬出生在军人世家，祖父是齐国人，他的祖父蒙骜和父亲蒙武都是非常出色的军事将领。蒙骜作为将军，曾经为秦国夺得了三晋赵魏韩大量的城池和国土，威震各路诸侯。而父亲蒙武和王翦一起攻灭了楚国，杀死了楚国最后的名将项燕，俘虏了楚王，也是居功至伟，蒙恬就是在这样的环境和家庭熏陶下长大的。
蒙恬率领秦军解决了秦一统天下的最后障碍齐国，被秦始皇封为内史。秦国消灭六国以后，北面的戎狄对于秦的统治构成了重大的威胁，因此秦王命令蒙恬为将，率领三十万部队北上驱逐戎狄。蒙恬一举收复了黄河以南的大部分土地威震匈奴，匈奴人自此不敢轻易用兵，因此秦始皇对蒙恬非常信任。
蒙毅是蒙恬的哥哥（也有一说是弟弟），和蒙恬不同，他不是冲锋陷阵的勇士，但却是指点江山的谋士。因此秦始皇拜他为上卿，出行的时候，总有他陪伴在自己的身边，回到宫里也要招他到身边来议论朝廷大事。他们兄弟俩，蒙恬负责在外抵御外敌，蒙毅负责在内谋定江山，相互辉映。始皇帝称二人为忠信两全，诸将领莫敢与之争锋。
赵高是赵国王室的亲戚，他们兄弟几个一生下来，就都被阉割做了宦官。始皇帝听说赵高很有办事能力，于是就任命赵高为中车府令。赵高私下去结交公子胡亥，教他判断诉讼刑狱的方法。有一天，赵高犯下了大罪，嬴政命令蒙毅按照法律来惩治他，蒙毅判定赵高罪该问斩，并免除他的官职和没收一切的家财。但之后始皇嬴政又心软了，他认为赵高还是办了很多不错差事，因此赦免了他，并恢复了他的官职，但自此赵高对蒙毅一直怀恨在心。
后来嬴政在出巡的时候得了重病，便派蒙毅去为自己祈福，因此始皇帝去世的时候，蒙毅不在身边。赵高、胡亥和李斯三人狼狈为奸，制造伪诏书命太子扶苏自尽，并把蒙恬关进了大牢。胡亥听说扶苏已经死了，为了巩固自己的统治，同时为了收买人心，就准备释放了蒙恬。赵高知道蒙氏兄弟的本事，这两个人一文一武，合在一起就是天下无敌。因此绝对不能让他们得以翻身，否则到那个时候自己就死无葬身之地了。
这个时候蒙毅回来了，赵高对胡亥说，我听说始皇帝曾经想立您为继承人，但是蒙毅坚决反对，认为您没有这个能力。他明知道您的贤德而不支持立您为继承人，对您抱有怀疑就是对主人的不忠。以我的看法，不如把蒙毅杀掉以除后患。胡亥听完很不爽，就把蒙毅囚禁在了代州，先前已经把蒙恬囚禁在了阳周，就这样两兄弟都落在了赵高的手里。
赵高不断的搜罗罪状，弹劾蒙氏兄弟，要置他们于死地。这个时候子婴向胡亥进谏，说当初赵王迁杀害了自己的良将李牧而启用颜聚，燕王喜用了荆轲而背弃了和秦国的约定，齐王杀了前代的忠臣而用后胜的计谋。今蒙氏兄弟，实属秦国的栋梁之材，他们一文一武对秦国忠心耿耿，我认为国君打算抛弃他们是不可取的。我认为国君不能做草率的决定，独断专行，自以为是的人不能为君主分忧，诛杀忠臣良将而任用奸佞小人，会导致对内大臣们之间互不信任，对外则军心涣散无法抵御外敌。
可谓是苦口婆心，字字珠玑，但胡亥听不进去，就是要处死蒙氏兄弟。所以他派遣使者前往阳周，命令蒙恬说：“您的罪过太多了，而您的弟弟蒙毅也犯有重罪，依法审查也要牵连到您。”蒙恬淡然地说：“从我的祖先到后代子孙，为秦国累积大功，建立威信，已经三代了。如今我带兵三十多万，即使是我被囚禁于此，但是，我的势力足够挑起叛乱。然而，我并没有，知道必死无疑却坚守节义，是不敢辱没祖宗的教诲，不敢忘掉先主的恩宠。如今我蒙氏宗族，世世代代没有二心，而事情最终落到这样的结局，这一定是谋乱之臣叛逆作乱、欺君罔上的缘故。”
使者说：“我接受诏令对将军施以刑法，不敢把将军的话转报皇上听。”蒙恬沉重地叹息说：“我对上天犯了什么罪，竟然没有过错就处死呢？”很久，才慢慢地说：“我的罪过本来该当死罪啊。起自临洮接连到辽东，筑长城、挖壕沟一万余里，这中间能没有截断大地脉络的地方吗？这就是我的罪过了。”于是吞下毒药自杀了。
但在这篇列传的最后，司马迁批评了蒙氏二兄弟，认为两人也是存在过失，没有劝诫秦始皇休养生息，反而曲意逢迎，大兴土木，最终被杀是罪有应得。
司马迁其实也是在隐晦地批评汉武帝，因为汉武帝也是横征暴敛，大动干戈，导致连年战乱，陷百姓于水深火热中（当然也有点私人原因）。蒙氏兄弟的做法无可厚非，为人臣为主办事，面对秦始皇那么专断的皇帝，他们又能改变什么呢？况且他们又是忠心耿耿，一心为国效力的良臣。古往今来，都是君要臣死，臣不得不死。
