Halász Gyula néven 1899. szeptember 9-én született Brassóban, magyar apától és örmény anyától. Élete első pillanatától úgy érezte, különleges feladatra van kijelölve. Képzőművészeti tanulmányait Budapesten kezdte, majd Berlinben szerzett oklevelet. 1924-ben utazott Párizsba szerencsét próbálni, és bár soha többé nem tért haza, szülővárosa iránti tiszteletből felvette a Brassai nevet.

Eleinte francia és német újságokat tudósított, írásaihoz mások képeit vásárolta meg, de rájött, hogy jobban jár, ha maga kísérletezik a fotózással. Rabul ejtette a fényképezés világa, a különleges esztétikai lehetőségek. Harminc évesen kezdte a párizsi éjszakát fotózni, a szintén magyar származású André Kertészt is elkísérte fotóriportjaira. Kompozíciós készsége egyértelműen elárulta képzőművészi indulását; első fotóalbuma, az 1933-ban megjelent Paris de nuit (Éjszakai Párizs) a fényképészet történetének egyik mérföldköve. Brassai a kötet párját, a párizsi alvilágról szóló Titkos Párizst is összeállította, ám ez csak több mint negyven év után jelent meg.

Az éjjeli fotózásnak ekkor még alig volt előzménye, és akkoriban technikailag sem nagyon tartották lehetségesnek. Brassai hosszan exponált, majd a negatívra vakuval fotózta rá figuráit, sejtelmes hatást érve el. Fáradhatatlanul járta az éjszaki Párizst, amely néhány kettétört kamerájába, számtalan ellopott erszényébe került, de sikerült a Montparnasse éjszakai életéből olyan arcokat, helyzeteket megragadnia, amelyekre azelőtt nem volt példa. A Bijoux a Place Pigalle bárban, valamint az Utcalány című híres fotói máig klasszikusnak számítanak. Azt vallotta, hogy fotóiban mindig csak a valóságot akarta kifejezni, hiszen annál nincs szürreálisabb.
A harmincas évek elején olyan művészek barátságát élvezte, mint André Breton, Salvador Dalí, Tristan Tzara, majd kapcsolatba került Henri Matisse-szal, Joan Miróval, Le Corbusier-vel is. A második világháborút Párizsban vészelte át, közben újra rajzolt, könyvet írt a megszállt város életéről.
1948-ban kiadott Picasso könyve révén került kapcsoltba a festőművésszel. Az 1950-es években díszletet és fotódíszleteket készített különböző színdarabokhoz. 1956-ban a Vincennes-i állatkertben forgatta Amíg lesznek állatok című filmjét, amely Cannes-ban elnyerte a legeredetibb filmnek járó díjat. Nagy visszhangot keltett a New York-i Museum of Modern Artban megrendezett Graffiti című kiállításával, amelyen a párizsi falfirkákról, vésetekről készített fotóit mutatták be.

1984-ben bekövetkezett haláláig számos kiállításon mutatták be képzőművészeti és fotómunkáit, utolsó évtizedeiben már világhírű művészként ünnepelték és számos díjjal jutalmazták, egyebek között a Francia Becsületrenddel.