Brodie fue hijo de Sir Benjamin Collins Brodie, 1.er Baronet, y su mujer Anne (de soltera Sellon). Estudió en Harrow y en la universidad Balliol de Oxford. Fue el segundo de su promoción en Matemáticas en 1838. Al ser un agnóstico y no jurar los Treinta y nueve artículos se le negó una maestría en artes hasta 1860.[1] Estudió química con Justus von Liebig en Giessen junto a Alexander Williamson. Allí investigó la cera de abeja, siendo en reconocimiento a ello nombrado miembro de Sociedad Real en 1849 y ganando su Medalla Real en 1850.
Brodie realizó importantes trabajos sobre peróxidos en su laboratorio privado donde también impartió química a Nevil Story Maskelyne.[2] Fue secretario de la Sociedad Química de 1850–1854 y su presidente en 1860. En 1859 fue el primero en sintetizar óxido de grafito (también llamado ácido grafítico), tratando grafito con una mezcla de clorato de potasio y ácido nítrico fumante.[3][4] Brodie es también famoso por haber notado su estructura lamelar en un antecedente de la investigación posterior en grafeno.[5]
También es famoso por su oposición a la teoría atómica y su propuesta en 1866 de su Cálculo de Operaciones Químicas como alternativa no atómica.[6] Tras ver un anuncio de un modelo de bolas de madera unidas por alambres para construir modelos de moléculas, tildó la teoría atómica de "obra de carpintería excesivamente materialista".[7] El modelo de Brodie, sin embargo, no logró dar explicación a la isomería, que Le Bel y van 't Hoff explicaron usando átomos.
A pesar de oposición de algunos socios teológicos, fue elegido para la cátedra Aldrichana (luego rebautizada como cátedra Waynflete de Química) en la universidad de Oxford de 1865 a 1872, y es principalmente conocido por haber continuado sus investigaciones en el estados alotrópicos del carbono.[3] Así en 1873 obtuvo dióxido de tricarbono al someter el monóxido de carbono a una corriente eléctrica. Afirmó que el producto era parte de una serie de "oxicarbonos" con fórmulas Cx+1Ox, es decir C, C2O, C3O2, C4O3, C5O4, ..., y haber identificado las últimas dos;[8][9] sin embargo, solo el C3O2 es conocido.
Brodie casó Philothea Margaret, hija de John Vincent Thompson, en 1848. Tuvieron un hijo y cinco hijas. Murió en noviembre de 1880, a la edad de 63 años, siendo sucedido como baronet por su hijo Benjamin.
