Studierte Medizin in Berlin und Heidelberg. Wurde 1844 Privatdozent für Physiologie in Berlin, 1848 außerordentlicher Professor der Physiologie in Königsberg und 1849 Professor der Physiologie in Wien.

Brücke leistete bedeutende Beiträge auf vielen Gebieten der Physiologie, insbesondere der physiologischen Chemie, der Optik des Nervensystems, des Blutes, der Verdauung und der Sprachorgane, gilt als Begründer der Phonetik. Er interessierte sich auch für die Auswirkungen der Physiologie auf andere Gebiete: schrieb Bücher über die "Physiologie der Farben für die Zwecke der Kunstgewerbe bearbeitet", "Die physiologischen Grundlagen der neuhochdeutschen Verskunst", "Bruchstücke aus der Theorie der bildenden Künste".