1903年11月30日毕业于陆军士官学校第15期骑兵科（708人中第123名），翌年3月18日授予骑兵少尉军衔，任骑兵第10联队附。参加
日俄战争。第10师团副官。
1911年11月29日毕业于陆军大学校第23期（52人中第9名）。参谋本部附，参谋本部部员，赴德国留学，驻英国学习研究军事，陆军骑兵学校教官，浦盐（海参崴）派遣军参谋，陆大教官，参谋本部部员，骑兵第9联队长，东宫武官兼侍从武官，侍从武官，1931年8月1日晋升陆军少将。陆军骑兵学校教育部长（九一八事变），骑兵第2旅团长，骑兵集团长，骑兵监，第9师团长（
七七事变），中部防卫司令官，驻蒙兵团司令官，驻蒙军司令官，侍从武官长。1940年4月29日授予
勋一等旭日大绶章，12月2日晋升陆军大将。1945年11月30日编入预备役，后被追放公职。1954年2月20日去世。曾获二级金鵄勋章。长子东京大学教授莲沼宏，第三子陆军少佐莲沼健（陆士53期）。女婿陆军中佐河合健雄（陆士38期）。
莲沼蕃是日本最后一任侍从武官长。他是干骑兵出身，陆大毕业后还自费跑到德国去留学学骑兵。裕仁在东宫当太子时他就随侍左右，和天皇很是贴心。侵华战争爆发之后他到内蒙一带当了驻蒙军司令官，担任内蒙古、察南和及晋北的警备。1939年8月他接替
畑俊六大将担任侍从武官长，一直当到1945年战败。日本天皇宣布停战前夕莲沼曾不无担忧地说：“一直以来对这只军队的教育都是宁死都不能投降。现在要让几百万军人放下武器，会不会引发动乱？”结果不出他所料，8月15日陆军省和近卫师团的几个青年军官抽了风发动叛乱，包围了皇宫。不仅杀掉了近卫师团长森赳中将，还把侍从武官长莲沼大将也给看了起来。幸亏东部军管区司令官
田中静壹大将及时平息了叛乱，才使投降诏书能够顺利播放。这个末任侍从武官长也算为日本投降做了点贡献。