Brahe, küçüklüğünden beri yıldızlara ve gökyüzüne merak saran bir çocuk iken 1559'da Kopenhag üniversitesindeyken şahit olduğu güneş tutulması onda bir tutku yarattı, ne var ki amcası onu Danimarka'nın siyasal yaşamının önemli kişilerinden biri yapmak istiyordu. Bu yüzden onun hukuk okumasını istedi ve Leipzig'e yolladı. Gündüzleri hukuk eğitimi gören Brahe, geceleri ise gökyüzünü gözlemliyordu.
1563'de iki parlak gezegen olan Jupiter ile Satürn'ün kavuşumlarından biri gerçekleşti. Eski kavuşum tablolarına göre bu olay önemli bir miktar hatalı verildiğini saptadı. Bu onun ilk kayıtlı gözlemi oldu, ve bunu ilkel bir yolla sadece bir çift pusula ile yaptı.
Amcası Jorgen 1565'de ölünce, Brahe hukuk okumayı bıraktı ve Almanya'ya Rostock üniversitesine gitti. Buradaki bir düelloda daha sonra burnunun bir kısmını kaybedecektir.
1571'de daha sonra "Tycho'nun yıldızı" olarak anılacak Cassiopeia takım yıldızında parlak bir yıldızı keşfetti. Onun gerçek yapısıyla ilgili bir şey bilmemekle birlikte konumu hakkında kesin ölçümler yaptı. Haftalar geçtikten sonra giderek solan bu yıldız zamanla gökten kayboldu(bunun bir süpernova olduğu düşünülüyor).
Artık Brahe ünlü biri olmuştu. Danimarka kralı işini sürdürmesi için kendisine tam donanımlı bir gözlemevi verdi ve adına bir fon açtı.Seçilen yer baltık denizindeki Ven adasıdır. orada Tycho Brahe, Uranibourg (gökyüzü şatosu) ve Stejnebourg (yıldız şatosu) adını verdiği iki gözlemevi yaptırdı. Burada kendini astronomiye adayan Brahe gözlemlerini sürdürdü. 777 yıldızın konumunu ölçtü ve katalog hazırladı elinde hiçbir teleskop olmamasına rağmen ölçümlerinde 1-2 dakikadan daha fazla hata yoktur. Ayrıca öğrencisi ve asistanı Johannes Kepler'in eliptik gezegen yörüngeleri yasasını biçimlendirmesine yardım etti.
Ancak şu da var ki, Brahe kısmen dinsel gerekçelerle Kopernik'in kuramlarını kabul etmedi. Onun yerine melez bir sistem benimsedi. Buna göre gezegenler Güneş'in etrafından dönüyor. Ancak Güneş ile Ay ise Dünya'nın çevresinde bir yörüngede bulunuyorlardı.
Zamanla bazı meselelerden ötürü ve Danimarka kralı ile kimi dostlarının ölümü nedeniyle Ven adasındaki yaşamı bozuldu ve ona ait fon kesildi. Buna bir neden de sinirli yapısı, kiracılarına karşı acımasız oluşu ve kendisine verilen görevleri reddetmesiydi. Bunun üzerine adayı terk ederek imparatorluk matematikçisi olarak Prag'a gitti. Ancak orada aradığını bulamadı.
Tycho aceleci, hoşgörüsü olmayan, utanmazlık derecesinde bencil, çoğu zaman da acımasız bir adam olarak bilinir fakat aynı zamanda zeki, kibar ve çalışkandı. Brahe 24 kasım 1601'de 55 yaşındayken ansızın öldü. Johannes Kepler Brahe'nin ölümünden önce uzun süre asistanlığını yapmıştır. Brahe öldüğünde tüm mirasını ona bırakmıştır.
Brahe'nin astronomiye ve bilime katkıları
Copernicus'un Güneş merkezli sistemi, Yermerkezli sistemden çok daha başarılı değildi. Ayrıca henüz yeni fizik kurulmadığından, Güneş'in evrenin merkezinde ve Yer'in de bir gezegen gibi onun çevresinde döndüğünün kanıtı da verilemiyordu. Bu nedenle, astronomlar Copernicus'u hemen kabul etmediler. Ancak astronomların karşısında gök olaylarının hesabını verebilen iki sistem vardı. Bunlardan hangisinin evrenin gerçek yapısını yansıttığının bilinmesi gerekiyordu. Bu da doğru gözlemler yapmakla mümkün olacaktı.
İşte bu görevi Tycho Brahe yüklendi. Brahe, Copernicus'un çalışmasını incelemişti, ancak evrenin merkezine Güneş'i koyan bu sistemine karşıydı. Brahe'ye göre Copernicus sistemi, hem fizik yönden hatalı, hem de kutsal kitaba aykırı idi. Yer merkezde ve hareketsizdir olmalıydı. Ancak Batlamyus sisteminin yetersizliğinin de farkında olan Brahe, Copernicus ve Batlamyus sistemini içine alan yeni bir sistem önerir. Sisteminde, Yer merkezdedir ve Ay, Güneş ve diğer gezegenler Yer'in etrafında dolanırlar; Merkür ve Venüs ise Güneş'in etrafında dolanmaktadır. Böylece Brahe, hem Coperenic'e, hem Batlamyus'a, hem de Aristoteles'e sadık kalmaktaydı.
Brahe, sisteminden çok, yaptığı gözlemlerle önem taşır. Onun yaptığı gözlemler sayesinde Aristoteles fiziği ve kozmolojisi büyük darbeler almıştır. 1572 yılında, Cassiopea takımyıldızında yeni bir yıldız ortaya çıkar. Yaptığı hesaplamalarla Brahe, bu gökcisminin sabit yıldızlar bölgesinde bulunduğunu ve yeni bir yıldız olduğunu ortaya çıkardı. Aristoteles fiziğine göre eterden yapılmış olan bu bölge mükemmeldi ve burada yeni hiçbir şey varlığa gelemeyeceği gibi, var olan bir şey de yok olamazdı. Oysa bu 1572 yıldızı (bugünkü deyimi ile nova) Aristoteles'in temel prensiplerine karşıydı. Brahe, 1577'de ise, bir kuyruklu yıldız gözlemler. Bu yıldızın Ay küresinin dışında, bu kürenin çok uzağında olduğunu saptar. Bu da Aristoteles kozmolojisine aykırı idi. Çünkü Aristoteles'e göre, kuyruklu yıldızlar Ay küresinin altındadır. Böylece onun yaptığı bu gözlemler sayesinde Aristoteles kozmolojisi büyük darbeler alır. Bundan sonra Kepler'i beklemek gerekecektir.
1576 yılında Hven Adası'nda dönemin en önemli gözlemevini kuran Brahe, bu gözlemevinde, o zamana kadar Batı Dünyası'nda karşılaşılmayan büyük boyutlu gözlem araçları inşa edilmiş, özellikle duvar kadranı çok ilgi çekmiştir. Bu aracın çapı oldukça büyük olmasına karşılık, bununla yetinmeyen Tycho Brahe, gözlemlerde daha küçük bölümlerin verilebilmesi için transversal bölümlemeyi, ilk defa olarak Batı Dünyası'nda kullanmıştır. Burada amaç AB'ye göre daha uzun olan BC'yi bölmektir.
Ayrıca, bugün de çok kullanılan sextant ile saati de ilk kullananlardandır. Pratik astronomide büyük bir yenilik olan günlük gözlemler de yapmıştır.
