他出身秦国将门，祖父蒙骜、父亲蒙武都是攻城略地的名将，弟弟蒙毅位至上卿，出则参乘、入则御前，蒙氏一门在始皇朝尊宠无比，将相群臣都不敢与之争宠。他早年随王贲平齐有功，拜为内史。秦统一六国之后，北方的匈奴成了新王朝最大的边患。始皇命他统率三十万大军北逐匈奴，一举收复河套以南的河南地，迫使匈奴头曼单于向北远遁。他还在黄河沿线修筑要塞，临河建起四十四座县城，把罪人迁去戍守实边，又渡河据守阳山，蜿蜒北出。
《史记》说，是时蒙氏威振天下，匈奴只远远避让，不敢南下牧马，新王朝的北境才得以安宁。
接着便是那道横亘北疆的万里屏障：它西起临洮，东到辽东，延绵一万余里。要说清楚的是，这道长城并非凭空新筑，他主要是把战国以来秦、赵、燕三国北边的旧长城连接起来，加以修缮延展，再配上要塞亭障，才有了万里的规模。与此同时，他还主持开山填谷，修筑了一条从九原直抵云阳的直道，长一千八百里，把北疆和关中连成一气，运兵转饷再不必绕道。修城、凿堑、筑亭障、开直道，几十万士卒和谪戍的罪人沿着这条线劳作，寒暑不歇，许多人把命丢在了塞外的风沙里。大军在外风吹日晒十多年，他的指挥部设在上郡，威震北疆；长子扶苏因进谏触怒始皇，被派到这里监军，两人一守边、一监军，守着帝国最远的一道大门。
始皇三十七年，皇帝在东巡途中病逝于沙丘平台，遗诏本是让扶苏回咸阳主持丧事。中车府令赵高与丞相李斯合谋篡改遗诏，立胡亥为太子，又伪造罪名赐死扶苏与他。扶苏接诏后自杀，他却起了疑心，不肯就死，请求复奏，被使者关押在阳周的监狱里。胡亥即位为二世皇帝，本有意放他，赵高却因旧怨必欲灭尽蒙氏。二世的使者到了阳周，宣诏赐死。《史记·蒙恬列传》记他喟然长叹，自问何罪于天，竟无过而死；沉默良久，他慢慢给自己找到了一条罪状：从临洮到辽东，筑长城、挖壕堑一万多里，这中间哪能没有截断地脉的地方，这便是他的罪了。说罢，他吞下药酒自尽。
地脉当然是无稽之谈，这是忠直无处申诉时，史家笔下的苍凉笔法。他在临终前还说过，自祖父到他，蒙氏三代积功信于秦，本以为可以直言进谏，却没能守住基业。他死后，弟弟蒙毅也被诛杀，三十万边军的统帅换成了副将王离，蒙氏满门的功业随塞外的烽烟一同离散。他修的长城没有护住他的命，后来却成了这个王朝留在土地上最深的一道印痕。
❝起临洮属之辽东，城堑万余里，此其中不能无绝地脉哉？此乃恬之罪也。❞