חברת המסילה המערבית הגדולה נוסדה בפגישה בבריסטול בשנת 1833, וההחלטה על יסודה נתקבלה כחוק בפרלמנט הבריטי בשנת 1835. לאחר שברונל מונה למהנדס הראשי של החברה, הוא החליט שתי החלטות שנויות במחלוקת. ההחלטה הראשונה הייתה להשתמש במסילה ברוחב של 2,140 מילימטר, מכיוון שברונל האמין שמסילה רחבה יותר תאפשר נסיעה טובה יותר במהירויות גבוהות. ההחלטה השנייה הייתה לסלול את המסילה צפונית למרלבורו דאונס (Marlborough Downs), אזור ללא ערים משמעותיות, שהיה באזור חיבור פוטנציאלי אל אוקספורד וגלוסטר.
החלטתו של ברונל להשתמש במסילת רכבת בעלת רוחב גדול בין הפסים הייתה שנויה במחלוקת מכיוון שכמעט כל מסילות הרכבת האחרות בבריטניה עד אז השתמש ברוחב הסטנדרטי של 1,435 מילימטר. ברונל קבע שהרוחב הסטנדרטי הוא לא יותר מאשר העברה של רוחב שהיה בשימוש במסילות ברזל שנמצאו במכרות, ושעליהן עבד ג'ורג' סטיבנסון לפני שבנה את מסילת הרכבת הציבורית הראשונה.
ברונל ביצע חישובים מתמטיים וכן סדרת מבדקים, ומצא שהרוחב הרחב של 2140 מילימטר הוא הרוחב האופטימלי כדי להעניק לנוסעים נסיעה יציבה ונוחה, וזאת בנוסף לאפשרות לבנות קרונות וקטרים רחבים יותר שיאפשרו העלאה של מטען רב יותר לכל רכבת. ברונל ערך סקר קרקע לכל המסלול שבין לונדון לבריסטול בעצמו.
הקבוצה הראשונה של הקטרים שאותם הזמין ברונל בשביל מסילת הרכבת ועל פי המפרט המיוחד שלו, לא הייתה משביעת רצון, פרט לסדרה בודדת של קטרים שנועדו להסעת נוסעים. בעקבות זאת מונה דניאל גוץ' (Daniel Gooch) בן ה-20 בתור המפקח על הקטרים. ברונל וגוץ' החליטו לבנות את הקטרים בעצמם ומיקמו את מפעל הקטרים שלהם בסוינדון (Swindon), מקום בו העלייה ההדרגתית מלונדון הופכת לירידה די תלולה לכיוון עמק האייבון.
ברונל השתמש בניסיון שאותו צבר במהלך בנייתה של תעלת התמזה. מסילת הרכבת המערבית הגדולה כללה שורה של הישגים מרשימים: גשרי-דרכים רמים, תחנות רכבת מעוצבות וכן מנהרות רבות שביניהן ניתן למנות את "מנהרת הקופסה" (Box Tunnel), שבאותו הזמן הייתה מנהרת הרכבת הארוכה ביותר בעולם. בנוסף, מנהרת הקופסה מפורסמת בכך שב-9 באפריל בכל שנה, במהלך זריחת השמש המנהרה מוארת באופן מלא. ה-9 באפריל הוא גם יום הולדתו של ברונל, ויש הטוענים שברונל חישב את התאריך במתכוון.
הישגיו של ברונל הציתו את דמיונם של הבריטים שבאותה תקופה נטו מאוד כלפי טכניקה וטכנולוגיה, והוא הפך במהרה לאחד האנשים המפורסמים ביותר בבריטניה.
לאחר מותו של ברונל, התקבלה ההחלטה על כך שכל מסילות הרכבת בבריטניה יעברו לרוחב סטנדרטי. ולכן למרות הטענות שהועלו על ידי חברת המסילה המערבית הגדולה שהרוחב שלהם טוב יותר, הוחלט לבסוף להמשיך ולהשתמש ברוחב של סטיבנסון, בעיקר מכיוון שהיו מסילות רבות יותר בבריטניה ברוחב זה. עד מאי 1892, המועד שבו בוטל הרוחב הרחב של המסילות, מסילת גרייט וסטרן כבר נסללה מחדש ברוחב דואלי (על אותם האדנים היו גם מסילות ברוחב סטנדרטי וגם מסילות ברוחב רחב), ולכן המעבר היה פשוט יחסית וללא בעיות מיוחדות.
"המסילה האטמוספירית" של ברונל.
המצאה מעניינת נוספת של ברונל, שבסופו של דבר לא נחלה הצלחה, הייתה "מסילת הרכבת האטמוספירית". מסילת הרכבת בה השתמש ברונל בהמצאתו הייתה שלוחה של גרייט וסטרן, מאקסטר דרומה לכיוון פלימות'. במקום להשתמש בקטרים, הרכבות הונעו בעזרת מערכת צינורות שנוצר בהם ואקום בעזרת תחנות שאיבה קרקעיות.
הקטע בין אקסטר לניוטון (Newton) נבנה עם המערכת, ומשאבות הוואקום בעלות ארובות מרובעות מיוחדות מוקמו במרווחים של שני מייל זו מזו, והרכבות נעו על הקטע במהירות ממוצעת של 30 קמ"ש. צינורות בקוטר של 381 מילימטר הונחו בקטעי המסילה שהיו ממוקמים במישור, וצינורות בקוטר 559 מילימטר היו מיועדים לשיפועים תלולים יותר.
הטכנולוגיה הייתה זקוקה לדשים מעור על מנת לאטום את צינורות הוואקום. העור היה צריך להישאר גמיש ולכן נעשה שימוש בחלב-נרות, אבל חלב הנרות משך חולדות. התוצאה הייתה מאכזבת - הדשים נאכלו, והשימוש במערכת הוואקום נמשך פחות משנה, החל מ-1847 (שירות נסיוני החל בספטמבר, שירות מלא התחיל בפברואר 1848) עד ל-10 בספטמבר 1848.
הדוחות הכספיים משנת 1848 מציינים שמחיר ההפעלה של המערכת עמד על שלושה שילינג ופני אחד לכל מייל, וזאת לעומת שילינג אחד וארבע פני לכל מייל בהפעלה של קטר קיטור רגיל. מספר תחנות שאיבה עדיין עומדות על תלן, ומהוות מזכרת למסילה האטמוספירית ולניסיונותיהם וחידושיהם של הממציאים והמהנדסים בני התקופה הוויקטוריאנית.
קטע מצינור הוואקום, ללא הדשים מעור, משומר במוזיאון "מרכז הרכבות של דידקוט" (Didcot Railway Centre).
ספנות טראנס-אטלנטית.
עוד בטרם נפתחה מסילת גרייט וסטרן לשימוש הציבור עבר ברונל לפרויקט נוסף: "ספנות טרנס-אטלנטית" (המונח "טרנס-אטלנטי" מתייחס בעיקר למעבר אנשים וסחורות מיבשת אמריקה לאירופה). הוא השתמש ביוקרה לה זכה במימוש הפרויקטים הקודמים שלו כדי לשכנע את הנהלת מסילת גרייט וסטרן להשקיע ולבנות את אוניית הקיטור "גרייט וסטרן" (SS Great Western), שבזמנה הייתה אוניית הקיטור הגדולה ביותר בעולם. היא הפליגה לראשונה בשנת 1837.
היא הייתה באורך של 72 מטר, נבנתה מעץ והונעה בעזרת מפרשים וגלגל משוטים. המסע הראשון של האוניה מאנגליה לניו יורק לקח 15 יום בלבד. בסך הכל, האונייה שימשה עד שנת 1846 כאוניית נוסעים, ולאחר מכן כנושאת חיילים במהלך מלחמת קרים.
"בריטניה הגדולה" (SS Great Britain), הייתה האוניה הבאה שאותה תכנן ברונל לחברת הספנות "גרייט וסטרן". היא נבנתה בשנת 1843 במבדוק מיוחד שתוכנן לשם כך. אורך האוניה היה יותר מ-98 מטר, והיא הייתה האוניה הראשונה שהגוף שלה בנוי כולו מברזל. הנעת האוניה התבססה על מדחף, והיא נבנתה על מנת לחצות את האוקיינוס האטלנטי.
בהשענו על ההישגים הללו, ברונל פנה לבנות את אונייתו השלישית ב-1852, שאמורה הייתה להיות גדולה הרבה יותר משתי האוניות הקודמות, ותוכננה למסעות ארוכים להודו ולאוסטרליה. ה"גרייט איסטרן" (SS Great Eastern), שנקראה במקור "לִוְיָתָן", נמצאה בחזית הטכנולוגיה של זמנה. אורכה היה יותר מ-210 מטר, היא צוידה בריהוט ובמתקנים המפוארים ביותר ויכלה לשאת יותר מ-4,000 נוסעים.
היא הייתה מיועדת לשוט מלונדון לסידני וחזרה ללא צורך בהטענת פחם בדרך, וזאת מכיוון שהמהנדסים באותה תקופה היו משוכנעים שבאוסטרליה אין כלל מרבצי פחם. ה"גרייט איסטרן" הייתה האונייה הגדולה ביותר שנבנתה עד סוף המאה ה-19. כמו רבים מהפרויקטים השאפתניים של ברונל, עלות הבנייה עברה במהרה את התקציב, לוח הזמנים לבנייתה התארך מאוד, וזאת נוכח בעיות טכניות רבות מספור.
האוניה הוצגה בתור פיל לבן, אם כי ניתן לומר שבמקרה הזה כישלונו של ברונל נבע מבעיות תזמון וכלכלה - האוניה פשוט הקדימה את זמנה בעשרות שנים. החזון והחדשנות ההנדסית שאפינו את עבודתו של ברונל הפכו את האפשרות לבנות אונייה גדולה, מונעת מדחף, העשויה כולה ממתכת, למציאות מעשית. אך לנוכח התנאים הכלכליים והתעשייתיים בתקופתו, בנייתה של אונייה בגודל ובמאפיינים הללו הייתה בלתי כדאית עד תחילת המאה ה-20.
ה"גרייט איסטרן" נבנתה במספנת נאפייר (Napier Yard) בלונדון, שהייתה בבעלותו של ג'ון סקוט ראסל (John Scott Russell). לאחר שתי הפלגות ניסוי שנערכו ב-1859, הפלגת הבכורה של האוניה מסאות'המפטון לניו יורק נקבעה ל-17 ביוני 1860.
למרות שנכשלה בתפקידה המקורי בתור ספינת נוסעים, בסופו של דבר נמצא לה תפקיד בתור מניחת כבלים תת-ימיים. בזכות ה"גרייט איסטרן" הונח הכבל הטראנס-אטלנטי הראשון, ולראשונה היה בין אמריקה לאירופה חיבור תקשורתי.
מחלתו ומותו.
ברונל נפגע משבץ ב-1859, מעט לפני הפלגת הבכורה של ה"גרייט איסטרן" לניו יורק. הוא מת עשרה ימים מאוחר יותר בגיל 53 ונקבר, כמו אביו, בבית הקברות "קנסאל גרין" (Kensal Green Cemetery) שבלונדון.
הוא השאיר אחריו את אשתו, מארי, ואת בנו, הנרי מארק ברונל. בין המבנים השונים אותם תכנן ברונל הייתה גם "אחוזת ברונל" שנבנתה בדבון. ברונל תכנן לעבור לאחוזה לאחר פרישתו מהעבודה, אולם לרוע מזלו, הוא מעולם לא ראה את האחוזה הגמורה.
מורשתו.
אנדרטאות רבות קיימות לזכרו של ברונל. פסלים שלו מוצבים בכניסות של תחנות רכבת שונות בכל רחבי אנגליה. מוט הדגל של ה"גרייט איסטרן" נמצא בכניסה למועדון הכדורגל ליברפול.
מקומות בני-זמננו נושאים את שמו של ברונל, ביניהם ניתן לציין את אוניברסיטת ברונל שנמצאת בלונדון, וכן מספר רחובות בעיר אקסטר. רחוב ובית ספר בעיר הולדתו פורטסמות' קרויים על שמו, יחד עם הפאב הגדול ביותר בעיר.
רוב הגשרים שתכנן ובנה ברונל עדיין נמצאים בשימוש. מנהרת התמזה משמשת כחלק מהרכבת התחתית של לונדון, ומוזיאון ברונל מנציח את יצירותיהם וחייהם של מארק ואיזמבארד ברונל ונמצא בבית המשאבה שתכנן ברונל בשביל התעלה.
רבים מהשרטוטים והרישומים המקוריים של ברונל נמצאים היום באוניברסיטת בריסטול.
ברונל הגיע למקום השני ברשימת 100 הבריטים הגדולים (BBC) שפורסמה בשנת 2002.
בשנת 2006, המטבעה המלכותית הבריטית הוציאה מטבע בשווי של שני פאונד לזכרו. המטבעה הוציאה את המטבע לכבוד חגיגות 200 השנה ליום הולדתו של ברונל שנחגגו בעיר בריסטול ב-8 באפריל 2006.
קרפד
עות'מן אבן עפאן
מלאכיט
מתנה משמיים (2003)
מתנה משמיים הוא סרט קולנוע ישראלי, בבימויו של דובר קוסאשווילי, שיצא לאקרנים בשנת 2003.
עלילה.