蒙恬是中国历史上一位被严重低估的武将，在蒙恬的时代，已经没有什么敌国需要他去灭亡，也没有什么名将来做他的对手，而他的功绩，如筑长城、修直道，开发西北，大破匈奴等，都被算在秦始皇的头上，但蒙恬的能力实在是不可小觑。另外蒙恬还改良了书写工具毛笔，人们尊称他为“笔祖”。
唐代韩愈在一篇戏谑文《毛颖传》中写道：“秦始皇时，蒙将军恬南伐楚，次中山，将大猎以惧楚。召左右庶长与军尉，以《连山》筮之，得天与人文之兆。筮者贺曰：‘今日之获，不角不牙，衣褐之徒，缺口而长须，八窍而趺居，独取其髦，简牍是资。天下其同书，秦其遂兼诸侯乎！’遂猎，围毛氏之族，拔其豪，载颖而归，献俘于章台宫，聚其族而加束缚焉。秦皇帝使恬赐之汤沐，而封诸管城，号曰管城子，日见亲宠任事。”
在秦朝之前的战国时代，北方各国都筑长城抵御匈奴，秦之后的汉朝，汉高祖刘邦曾在白登被匈奴围困七日，这些都足见匈奴之强悍。但在蒙恬守边的时候，“乃使蒙恬北筑长城而守藩篱，却匈奴七百余里；胡人不敢南下而牧马，士不敢弯弓而报怨”，“开榆中地数千里”，蒙恬的武力可见一斑，这也是秦始皇重用他的原因。
蒙恬的祖先是齐国蒙山人。蒙恬的祖父蒙骜，从齐至秦事秦昭王，官居上卿，为秦国战胜攻取，功勋卓著。秦庄襄王元年，蒙骜为秦将，伐韩，取成皋、荥阳，作置三川郡。二年，蒙骜攻赵，取三十七城。秦始皇三年，蒙骜攻韩，取十三城。五年，蒙骜攻魏，取二十城，作置东郡。秦始皇七年，蒙骜卒。
蒙骜有子名蒙武，秦始皇二十三年，蒙武为秦裨将军，与王翦攻楚，大破之，杀项燕。二十四年，蒙武攻楚，虏楚王。蒙武之子即蒙恬，蒙恬曾做过狱讼记录工作，掌管相关文件和档案，蒙恬有弟名蒙毅。
秦始皇二十六年，也就是秦统一全国这一年，蒙恬因为家世得以担任秦将，攻打齐国，大破齐军，拜为内史。秦兼并天下后，秦始皇派蒙恬率军三十万，逐戎狄，收复河套地区。于是修筑长城，西起临洮，东到辽东，绵延万余里。唐代李华为文曰：“秦起长城，竟海为关。荼毒生民，万里朱殷”。随后蒙恬又带兵渡黄河，据阳山，逶迤而北，暴师于外十余年，居上郡，威震匈奴。
秦始皇非常尊宠蒙氏兄弟，尤其亲近蒙毅，位至上卿，出则参乘，入则御前。蒙氏兄弟“出将入相”，朝中文武莫敢与之争。赵高是赵国疏族，昆弟数人都自幼为宦者，其母曾受刑戮，所以世代卑贱。秦始皇听说赵高精通刑狱法律，就任命他为中车府令。赵高私事公子胡亥，教他审理案件。赵高本人曾经犯下大罪，秦始皇命蒙毅处治。蒙毅不枉法，判其死刑，夺其官籍。但秦始皇认为赵高办事认真勤勉，就赦免了他，又复其官爵。
秦始皇想要巡游天下，经九原郡抵甘泉宫，于是命蒙恬修筑道路，从九原郡到甘泉官，开山填谷，凡千八百里，但没有最后完成。秦始皇三十七年冬，秦始皇巡游会稽，沿海而走，北上琅邪。秦始皇于途中患病，派蒙毅回京祭祀祈祷山川神灵，蒙毅未返而秦始皇已崩。
秦始皇死后，中车府令赵高、公子胡亥拉拢丞相李斯，篡改诏书，拥立胡亥继位，矫诏赐扶苏及蒙恬死（事见前文《李斯列传》）。扶苏自杀而死，蒙恬疑而复请之，使者暂将蒙恬交给刑狱官员关押起来。使者还报，胡亥听说扶苏已死，就打算释放蒙恬。但赵高怕蒙氏兄弟再受胡亥重用，所以进谗言倾陷蒙氏兄弟。
赵高对胡亥说，以前皇帝欲立您为太子，蒙毅极力反对。胡亥于是囚禁蒙毅于代，囚禁蒙恬于阳周。等秦始皇丧事已毕，胡亥即位为二世皇帝，赵高在秦二世身边日夜诋毁蒙氏兄弟。子婴向秦二世进言说，“赵王迁杀其良臣李牧而用颜聚，燕王喜阴用荆轲之谋而倍秦之约，齐王建杀其故世忠臣而用后胜之议”，这三个君主都疏远忠良而听信贤臣，最后国亡身丧。蒙氏兄弟是秦国栋梁，不应该杀。“诛杀忠臣而立无节行之人，是内使群臣不相信而外使斗士之意离也”。
胡亥不听，派使者去杀蒙毅，蒙毅说：“昔者秦穆公杀三良而死，罪百里傒而非其罪也，故立号曰‘缪’。昭襄王杀武安君白起，楚平王杀伍奢，吴王夫差杀伍子胥，此四君者，皆为大失，而天下非之，以其君为不明，以是籍于诸侯。故曰‘用道治者不杀无罪，而罚不加于无辜’。”使者不听蒙毅辩解，杀之。
秦二世又派使者到阳周，让使者告诉蒙恬，其罪当死。蒙恬说，蒙氏三世为将，为国尽忠。现在我统帅三十万大军，即使我现在身陷牢狱，也有能力发动叛乱。但我明知必死还是要遵从大义，不敢违背先人的教诲，不敢忘先主的恩德。从前周成王年幼，周公旦辅佐他，尽心竭力，但后来有谗臣陷害周公，周成王因此生气，周公旦只好流亡。后来周成王“观于记府，得周公旦沉书”，才知道错怪了周公，因此痛哭流涕，杀了进谗言的人，召回周公。“夫成王失而复振则卒昌；桀杀关龙逄，纣杀王子比干而不悔，身死则国亡。”
我蒙氏对国家世无二心，最后竟落得如此下场，一定是朝中有乱臣贼子为乱，我希望君王能听我的劝谏醒悟。我说这些不是为自己开脱罪责，而是将为忠言直谏而死，愿陛下为万民思从道也。使者说，我只是奉命前来，您的话我不敢转达给皇上。蒙恬喟然太息曰：“我何罪于天，无过而死乎？”良久，徐曰：“恬罪固当死矣。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。”乃吞药自杀。
大概是因为绝对信任蒙恬的忠诚，秦始皇才将公子扶苏托付给他。但秦始皇万万想不到，万世的帝业到了二世就灭亡了。蒙恬作为一个忠诚而有能力的武将，想要摆脱政治上的斗争是不可能的，这也是蒙氏兴衰的原因。但最根本的原因却是一夫专断的皇权权威，统治者换人以后，一切可能就都改变了。
司马迁说：“吾适北边，自直道归，行观蒙恬所为秦筑长城亭障，堑山堙谷，通直道，固轻百姓力矣。夫秦之初灭诸侯，天下之心未定，痍伤者未瘳，而恬为名将，不以此时强谏，振百姓之急，养老存孤，务修众庶之和，而阿意兴功，此其兄弟遇诛，不亦宜乎！何乃罪地脉哉？”
诗曰：绝漠功虽大，长城怨亦深。但知伤地脉，不悟失人心。