Costco butikschef Roger Cooper, 41, och före detta soldat David Cooper, 39, dömdes för att ha dödat Sameena Imam, 34, vid Birmingham Crown Court.
Hennes kropp hittades begravd i Leicester i januari efter att hon dödats med kloroform.
Imam hade haft ett tvåårigt förhållande med Roger Cooper och gav honom ett ultimatum för att lämna sin partner.
En åtta veckor lång rättegång fick höra att Roger Cooper ägnade minst en månad åt att planera för att döda ms Imam - en av hans tre älskare - för att förhindra att hon avslöjade deras affär.
Männen köpte giftiga metaller, identifierade en ytlig grav och kommunicerade i textmeddelanden skrivna i en Star Wars-baserad kod innan hon dödade Imam.
Roger och David Cooper förblev lugna och tittade inte på varandra eftersom de blev enhälligt dömda av en jury på tisdag.
Ms Imam tros ha blivit överväldigad på en soffa i David Coopers hem i Leicester efter att ha körts till egendomen från Coventry av sin bror.
Hon rapporterades saknad av familjemedlemmar i Essex efter att ha misslyckats med att återvända hem på julafton, vilket satte igång en stor polisutredning.
Inspektör Caroline Marsh sade: " Jag skulle säga att detta är det mest känslolösa brott jag någonsin har utrett.
"De flesta mord som inträffar är spontana händelser som drivs av ilska eller svartsjuka, medan det vi upptäckte i detta fall var veckor och veckor av planer på att döda Sameena, många försök på hennes liv och en riktigt ovanlig dödsorsak.
"Det har varit ett särskilt utmanande fall och en särskilt komplicerad utredning och vi är oerhört tacksamma mot juryn, som har lyssnat på fallet och gett oss den dom vi har haft idag."
Två bröder som anklagats för att ha mördat en chef från Cardiff på julafton har befunnits skyldiga.