После обучения в лицее в Ницце поступил в 1894 году в Высшую нормальную школу в Париже, окончив её в 1897 году. Занимался преподаванием, в 1907 году получил докторскую степень по математике, защитив в Парижском университете диссертацию «Sur les suites infinies de fonctions». Научными руководителями Монтеля были Эмиль Борель и Анри Лебег. В 1911 году стал профессором факультета естественных наук Парижского университета, в 1941—1946 годах — декан факультета. Учениками Монтеля были Анри Картан, Жан Дьёдонне, Мирон Николеску, Мечислав Бернацкий, Тибериу Поповичу и др.
Монтель — автор более 200 книг и научных статей, труды посвящены теории аналитических функций, применению к ней принципа компактности. Его именем названа теорема Монтеля (принцип компактности):
