石蕴三与樊锥同为清朝末年拔贡出身。戊戌变法期间，湖南巡抚陈宝箴倡导新思想，创办了时务学堂、南学会及时报馆等机构。谭嗣同、梁启超、熊希龄、陈三立、唐才常、樊锥和石蕴三都参与了这些活动。当变法失败后，陈宝箴等人被革职，而石蕴三等人则遭通缉。他们逃往山区避难，最终在光绪二十六年（1900年）参加了汉口起义，但随后又逃至上海。在那里，他得到了蔡锷的帮助，并于光绪二十九年（1903年）赴日本留学。他先是在弘文师范学习，然后转入法政大学。在那里，他加入了同盟会，并以“苍石”自称，以示反对清朝统治。
回国后，石蕴三担任船山学社的社长，并组织成立湘学会，以鼓励学生反抗清政府。在次年的长沙，他与谭心休和马邻翼合作创办了一所中学，并在禹之谟创办的唯一学堂兼课。但是，当禹之谟被捕后，他不得不再次逃往上海，在中国公学继续他的教学工作。
宣统三年（1911年），广州起义失败之后，黄花岗七十二位烈士牺牲，这激发了他强烈的情感。他写下一幅挽联：“鲁仲连，不愿做秦王；君子爱民，民众爱国。”辛亥革命成功后，他虽然有机会进入政治界，但由于黄兴和宋教仁的劝告而未接受。此后几年的时间里，他拒绝多个官职提名，只专注于教育事业直到袁世凯称帝。
1925年的四月，一二八事变爆发，那时他在上海的一些著作被日本飞机炸毁。他还有一些作品保存在湖南省，但1937年的长沙大火中也遭焚毁。抗战胜利后的1948年7月，由于病重去世前，他曾短暂地担任过湖南省政府顾问，以补贴自己晚年的生活费用。他的生平故事成为中国近代史上的一个重要篇章，被收录进《人物大辞典》中记载。