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。他们逃至山区避难，最终在光绪二十六年（1900年）八月参与了汉口起义，但因追缉不得不再次逃往上海。在那里，他们得到了蔡锷的资助，并于光绪二十九年（1903年）留学日本初入弘文师范学校，后转入法政大学。此后，他先后加入同盟会并自称“苍石”，表达其反清的决心。
返回中国后，石蕴三担任船山学社社长，并组织成立湘学会，以鼓励学生反抗清政府。他还在长沙创建了湘学会，并在禹之谟创办的唯一学堂（今广益中学前身）中担任教务长。此外，他还曾在中国公学授课。在宣统三年（1911年）的广州起义失败和黄花岗七十二烈士牺牲之后，石蕴三写下挽联：“鲁仲连，不愿做秦王；君不爱民民爱国。”辛亥革命成功后，他拒绝入仕，被誉为“老学者”。
四年的袁世凯称帝之后，他支持云南起义并返回湖南。五年的他受聘教育部总纂，一直致力于文化和教育事业。他著有多部书籍，如《老学今诠》、《政谈续》、《燕尘录》等，在上海出版。但是，“一二八”事变中他的作品几乎全数被烧毁，只留下残篇。而在“文夕大火”中，也有部分作品被焚毁。
抗战胜利后的最后几年里，由于病痛缠绵，他只能穷居山村，与世隔绝。他曾经以书贴门联来表达对乱世无宁日的哀叹：“乱过更无安土乐业，有断书余恨未消。”1948年7月逝世，其传记亦收入《人物大辞典》中。