公元前223年，秦国大将蒙恬带领兵马在中山地区与楚国交战，双方打得非常激烈，战争拖了很长时间。为了让秦王能及时了解战场上的情况，蒙恬要定期写战况报告递送秦王。那时，人们通常是用分签蘸墨，然后再在丝做的绢布上写字的，书写速度很慢。蒙恬虽是个武将，却很有文采。用上面说的那种笔写战况报告，使他常感到影响思绪。那种笔硬硬的，墨水蘸少了，写不了几个字就得停下来再蘸，墨水蘸多了，直往下滴，又会把非常贵重的绢给弄脏了。蒙恬便萌生了改造笔的念头。 暂时不打仗的时候，蒙恬喜欢到野外去打猎。一天，他打了几只野兔子回军营。由于打到的兔子多，拎在手里很沉，一只兔子尾巴拖在地上，血水在地上拖出了弯弯曲曲的痕迹。蒙恬见了，心中不由一动：“如果用兔尾代替普通的笔来写字，不是更好吗？”
回到营房后，蒙恬剪下一条兔尾巴，把它插在一根竹管上，试着用来写字，可是兔毛油光光的，不吸墨水，在绢上写出来的字断断续续的，好端端的一块绢都给浪费了。一气之下，他把那支“兔毛笔”扔进了门前的山石坑里。
一天，蒙恬走出营房，想透透新鲜空气。当他走过山石坑时，又看到了坑里那支“兔毛笔”。蒙恬将它捡了起来，用手指捏了捏兔毛，发现兔毛湿湿的，毛色变得更白更柔软了。蒙恬大受启发，马上跑回营房将它往墨汁里一蘸，兔尾这时竟变得非常“听话”，吸足了墨汁，写起字来非常流畅。原来，山石坑里的水含有石灰质，经碱性水的浸泡，兔毛变得柔顺起来。就这样，毛笔诞生了。
但是，又有人说，毛笔不是蒙恬发明的。因为在1954年，长沙左家公山发掘了一座完整的战国木椁墓，随葬品保存良好，在随葬品的竹筐内，人们发现了毛笔，据制笔的老技工观察，认为此毛笔是用上好的兔箭毛做成的。做法与现在的笔有些不同，不是将笔毛插在笔杆内，而是将笔毛围在笔杆的一端，然后用细小的丝线缠住，外面涂漆。与笔放在一起的还有竹片、铜削、小竹筒三件，据推测可能是当时写字的整套工具，竹片的作用相当于后世的纸，铜削是刮削竹片用的，小竹筒可能是用来贮墨的。这支毛笔的发现，对于中国毛笔的发明史是一个很重要的证据，在研究中国文化史上是具有重大价值的。这支毛笔比蒙恬发明的毛笔时间要早。
还有人说，毛笔是蒙恬发明的，只不过，当时他用的不是兔毛，而是羊毛。故事是这样的：一次，蒙恬在大青山一带巡查时突然发现了敌情，有数万匈奴大军前来进犯边境，情况十分危急。蒙恬连忙拿出“符”和“简”来，打算支排兵马迎战。可是，因为想要传达的命令很重要，字数也多，此刻制“简”的人尽管忙得满头大汗可还是写不完。
此时的蒙恬也很着急，在大帐里来回不停地走着。虽然时令已经是深冬了，但蒙恬却是满头大汗，于是，他把羊皮衣服脱了下来往后使劲一甩，不料羊皮衣服的一个角挂在了桌案上，而且掀翻了桌子上的油灯。油灯的烟罩掉在白色的羊皮衣服上，侍卫急忙上前整理，但油灯捻儿上黑色的灯烟灰，已经将羊皮衣服染了好几道黑色的印迹。
此时心急如焚的蒙恬，一扭头看见了这个现象，突然有了主意。于是，他又弄了一小撮灯烟灰用水化开，又从羊皮衣服上撕下一绺羊毛，蘸着灯烟灰水在白色的羊皮上写字，没想到效果非常不错。蒙恬非常高兴，就用这个办法完成了调兵的计划。再后来，蒙恬将军就用这种办法彻底代替了以前的“符”、“简”，并不断改进和发展，最终形成了毛笔。
