早年在上海中法學堂讀書。1931年“九·一八”事變發(fā)生后，參加校內(nèi)的反日活動，被校方開除學籍。

1936年初，在上海參加黨領(lǐng)導的抗日救亡運動。.

1939年初，被派往上海青浦，擔任中共青浦工委軍事部長。

1940年六七月后，調(diào)江抗路東第三、第四支隊工作。不久，擔任中共浦東工委委員兼軍委書記、浦東支隊政委。

1941年6月，為開辟浙東抗日根據(jù)地，蔡群帆受中共路南特委派遣，率領(lǐng)第三戰(zhàn)區(qū)淞滬游擊第五支隊一大隊、四大隊130余人來到浙東。6月18日，指揮了浙東三北敵后抗戰(zhàn)第一仗——余姚相公殿戰(zhàn)斗，取得勝利。10月，任中共浙東軍政分會委員兼五支四大工委書記，為開辟浙東做了大量的前期工作。

1942年5月，浙東軍政分會為廣泛開展會稽地區(qū)敵后游擊戰(zhàn)爭，決定浙東抗日武裝200人組成南進支隊（代號“達誼”部號），由蔡群帆任大隊長兼政委，南進會稽山。6月6日，蔡群帆率部從姚北游源出發(fā)，下旬到達諸暨楓橋，召開了會稽地區(qū)黨組織和南進支隊干部聯(lián)席會議，決定以楓橋為中心建立會稽山游擊根據(jù)地。7月7日，指揮南進支隊殲滅了駐楓橋的土匪武裝徐文達部，攻占楓橋。8月20日，率部與諸北四鄉(xiāng)抗日自衛(wèi)隊在諸暨龍山、鳳山、長山等地，擊潰前來“掃蕩”的日偽軍，擊斃日軍少尉柳澤春夫等日偽軍20余人，俘偽軍10余人。接著，又率南進支隊在諸暨、義烏等地多次出擊日偽軍。11月中旬，奉令返回四明山參加浙東第一次反頑自衛(wèi)戰(zhàn)爭。

1943年調(diào)任三北游擊司令部第三支隊政委，11月任司令部參謀處長。12月，奉命赴金蕭地區(qū)組建金蕭支隊，任支隊長。之后，為開辟金蕭抗日根據(jù)地，他率領(lǐng)部隊多次擊潰國民黨頑軍與偽軍的進攻，使金蕭抗日根據(jù)地得到鞏固。

1945年3月，蔡群帆奉命率金蕭支隊兩個大隊到余姚梁弄，與第三支隊合并成立新的第三支隊，任支隊長。率部先后參加了討田戰(zhàn)役、浙東第三次反頑自衛(wèi)戰(zhàn)及對三北日偽軍的反攻。

1945年9月，蔡群帆隨軍北撤。擔任了華野第一縱隊第三旅第八團團長，先后參加了泰安戰(zhàn)斗、宿北、魯南、萊蕪、孟良固等重大戰(zhàn)役。

1948年5 月后，先后任華野先遣縱隊第一支隊第一大隊隊長、第一縱隊司令部參謀處長等職，參加了渡江、解放上海等戰(zhàn)役。

1950年3月任中國人民解放軍第20軍60師參謀長。

1950年6月參加抗美援朝戰(zhàn)爭，任中國人民志愿軍第20軍60師參謀長。

1953年6月參加中朝聯(lián)合紅十字會小組，去南朝鮮視察志愿軍被俘人員，堅定地與美軍交涉，完成了這一特殊任務(wù)。

1954年任華東軍區(qū)司令部作戰(zhàn)處處長。

1955年1月參加了解放一江山島的戰(zhàn)斗。

1961年任上海警備區(qū)副參謀長。

1956年被授予大校軍銜。

1974年11月4日在上海逝世。