蒙台梭利出生于意大利安科纳省基亚拉瓦镇一位军人的家庭。中学毕业后，她不顾社会舆论和父亲的反对，入罗马大学医学院学习，1896年毕业，成为意大利历史上的第一位女医学博士。不久，她任罗马大学附属精神病诊所的医生。因治疗白痴儿童工作的需要，蒙台梭利认真研究了法国心理学家伊塔（J.M.G.Itard）和塞贡（E.Seguin）的教育思想和方法。1898年，她在都灵召开的教育会议上发表演讲，认为儿童智力低下主要是教育问题而非医学问题。同年，她被任命为设在罗马的国立精神治疗学院的院长（1898—1900年）。她继承并发展了伊塔和塞贡的有关方法，制作了许多教具，并在教育白痴儿童方面获得很大成功。当人们在赞扬蒙台梭利教育白痴儿童所取得的进步时，她却在研究公立学校中儿童智力水平低下的原因。她发现，智力缺陷儿童的心理水平低于一般同龄正常儿童，但与年龄更小的正常儿童有某些相似之处。因此，她决心致力于正常儿童教育问题的研究。1901年，蒙台梭利离开精神治疗学院，再次到罗马大学深造。她在哲学系专修了当时一些大学刚开设的实验心理学课程。与此同时，她还在小学进行教育人类学的研究，考察当时的学校教育方法。这项研究使她后来能在罗马大学讲授教育人类学。
蒙台梭利很早就想在小学低年级正常儿童中实验缺陷儿童的教育方法，但并未想到利用照料幼儿的场所来进行这种实验。1906年，“罗马住宅改善协会”在圣罗佐区为穷人修建了两栋平民公寓。为教育因父母外出工作而无人照管的幼儿，该协会聘请蒙台梭利担任公寓幼儿教育机构的组织工作。借此良机，她于1907年在公寓内创办“儿童之家”，把教育缺陷儿童的方法加以适当修改以后，用于幼儿园年龄的正常儿童，并再次获得成功，引起了世人的关注。1909年，蒙台梭利在《适用于儿童之家的幼儿教育的科学教育方法》（英译本将书名简化为《蒙台梭利方法》）一书中，全面介绍了她的教育方法。该书很快被译成20多种文字在世界上广为流传，慕名前往罗马参观者络绎不绝。
1911年，蒙台梭利离开“儿童之家”。为传播自己的思想和方法，促进世界各国幼儿教育方法的改革，她先后在意大利、美国、英国、法国、荷兰、西班牙、奥地利、斯里兰卡、巴基斯坦和印度等国开办国际训练班。1929年，蒙台梭利任在丹麦成立的“国际蒙台梭利协会”的会长，并在此后连任9届大会主席。她还进一步拓宽自己的研究领域，努力把“科学的教育方法”应用于教育的各个阶段，在新生儿和青春期研究方面取得许多成果。1935年，蒙台梭利曾参观一所按蒙台梭利方法原则组织起来的学校。
蒙台梭利深受两次世界大战之害。战后，她不顾年迈，奔波于各国作巡回演讲，指导教育工作，并呼吁通过教育改造世界，促进世界和平。最后，她客逝于荷兰。除《蒙台梭利方法》外，蒙台梭利的主要教育著作有：《教育人类学》（1908年）、《蒙台梭利手册》（1914年）、《高级蒙台梭利方法》（1917年）、《童年的秘密》（1933年）、《新世界的教育》（1946年）、《儿童的发现》（1948年）和《有吸收力的心理》（1949年）等。