בין הגילאים 6 - 12 ברהה למד בבית ספר לטיני ששמו לא ידוע, וב-1559 החל לימודי משפטים באוניברסיטת קופנהגן. ליקוי החמה של 1560, ובמיוחד זה שהוא היה צפוי מראש, גרם לברהה בן ה-14 להתחיל להתעניין באסטרונומיה, והוא החל ללמוד את התחום אחרי שעות הלימודים, בעזרת חלק ממרציו, אשר עזרו לו גם לבנות גלובוסים קטנים, מצפנים ושאר כלים אסטרונומיים בסיסיים. הוא גם רכש לוח שנה אסטרונומי וספרים רבים על אסטרונומיה, כגון האלמגסט של תלמי, "De sphaeramundi" של יוהנס דה סקרובוקו ו-"Cosmographia seu descriptio totius orbis" של פטרוס אפיאנוס. כמקובל בקרב משכילים לא חתם בשמו המקורי טי אלא בגרסתו הלטינית - טיכו. יורגן, שרצה להעניק לבנו המאומץ חינוך שיאפשר לו להיות עובד מדינה, כפה עליו לצאת ללימודים באוניברסיטת לייפציג ב-1562, אך ברהה הצעיר שכנע את החונך שלו, אנדרס ודל, לאפשר לו להמשיך לעסוק באסטרונומיה גם שם. ברהה הבין שהגדלת הידע באסטרונומיה דורשת תצפית קפדנית ושיטתית לאורך זמן תוך שימוש בכלים המדויקים ביותר להשגה, לכן עמל רבות על בניית כלים חדשים ושכלול הכלים הקיימים, עיסוק שהפך למפעל חייו.
ברהה לא זכה לסיים את לימודיו בלייפציג: במאי 1565 החלה מלחמה בין דנמרק לשוודיה ויורגן קרא לו לחבור אליו בקופנהגן. חודש לאחר הגעתו של ברהה, אביו המאמץ לקה בדלקת ריאות לאחר שקפץ למים הקפואים כדי להציל את המלך פרדריק מטביעה וזמן קצר לאחר מכן נפטר. את עצמאותו החדשה החליט היורש בן ה-19 לנצל כדי לסיים את לימודיו. תחילה פנה אל אוניברסיטת וויטנברג, אך מגפה שהשתוללה במקום גרמה לו לשנות את תוכניותיו וב-1566 הוא נרשם לאוניברסיטת רוסטוק שבצפון גרמניה.
האף של ברהה.
במהלך לימודיו באוניברסיטת רוסטוק, הסתכסך ברהה עם אציל דני אחר, מנדרוף פרסברג. ב-29 בדצמבר 1566 השתתפו השניים בדו-קרב בחשיכה מוחלטת, לדברי העדים, אשר במהלכו נפצע ברהה ואיבד את גשר אפו. אירוע זה גרם לו להתחיל להתעניין ברפואה ובאלכימיה. בעקבות פציעתו נאלץ ברהה להרכיב תותב ממתכת לשארית חייו. ישנה סברה שהיו ברשותו מספר תותבים ממתכות שונות, מכיוון שתותב הזהב היה כבד מכדי להרכיב ביומיום. כמו כן הוא נהג לשאת עמו קופסת בדיל קטנה עם דבק, על מנת להבטיח שהתותב יישאר במקום.
מנזר הראוואד.
לאחר סיום לימודיו סייר ברהה באירופה לזמן מה. עם חזרתו לדנמרק ב-1571 הציע דודו מצד אימו, סטין בילי, שיבנה מצפה כוכבים ומעבדה אלכימית במנזר הראוואד שהיה ברשותו. בצמוד לאלו הקים ברהה את סדנת ייצור הנייר הראשונה בסקנדינביה וסדנה לייצור זכוכית. שם פגש גם את אשתו קירסטן, בתו של כומר לותרני מקנודסטרופ. מכיוון שהייתה מפשוטי העם לא יכלו השניים להינשא באופן רשמי, אך נחשבו לבעל ואישה על פי החוק האזרחי. לשניים היו שמונה ילדים, שישה מהם הגיעו לבגרות. קירסטן וברהה חיו יחד כמעט שלושים שנה, עד מותו של ברהה.
במצפה שבהראוואד גילה ברהה את התגלית החשובה הראשונה שלו, הסופרנובה של שנת 1572, וכתב את ספרו המפורסם "De nova stella" (הכוכב החדש), שטבע את המונח נובה לכוכב "חדש", ושבו ניפץ את ההנחה הרווחת שהעולם העל-ירחי אינו משתנה. הגילוי הזה גרם לו להחליט לבחור באסטרונומיה כמקצועו העיקרי, והפך אותו לכוכב עולה, אך גם שנוי במחלוקת, בעולם המדע של תקופתו.
האי ון.
מאחר שבחר באסטרונומיה כעיסוקו העיקרי, רצה ברהה להקים מצפה כוכבים גדול ומקצועי יותר מזה שבמנזר הראוואד. כוונתו הראשונית הייתה לבנות מצפה כזה בצפון גרמניה, אך המלך, פרדריק השני, שהיה מעוניין להשאיר את המדען המפורסם בדנמרק (וגם הכיר טובה לאביו המאמץ של ברהה, שהציל את חייו) הציע עזרה במימון של מצפה ומכון מחקר באי ון שבמצר ארסונד. בשנת 1576 בנה שם ברהה את האורניבורג (על שם מוזת האסטרונומיה, אורניה), שכלל מצפה כוכבים גדול ומכון מחקר אסטרונומי עם כ-100 אנשי צוות שעסקו בין השאר בייצור כלי מדידה ואביזרים למצפה ולמעבדה האלכימית. ברהה היה לא רק מדען אלא גם אומן (מה שהיה נפוץ בתקופה). הוא עיצב את האורניבורג בצורה מרהיבה, וצייד אותו במתקני נוחות לא שגרתיים לאותה עת, דוגמת שירותים עם מים זורמים. תקוותו של פטרונו של ברהה, פרדריק השני, התמלאה, והמכון הפך למרכז החשוב ביותר לחקר השמיים באירופה הצפונית.
עם הזמן ברהה הגיע למסקנה שהאורניבורג לא היה גדול ויציב מספיק למכשיריו המדויקים, ובשנת 1581 הקים מצפה חדש, סטהרנבורג (טירת הכוכבים), בצמוד למצפה הישן. סטהרנבורג היה מצפה תת-קרקעי ברובו, מה שסיפק יציבות טובה יותר למכשירים. במהלך השנים נהרסו שני המבנים, אך לאחרונה שוחזרו חלקית ומשמשים כאתרי תיירות.
המעבר לפראג ומותו.
בשנת 1588 נפטר פטרונו של ברהה, פרדריק השני. במקומו עלה לשלטון בנו, כריסטיאן הרביעי, שהיה לא רק אדיש למדע ואסטרונומיה, אלא גם זקוק בדחיפות לכסף. ב-1596, עם הגעתו לבגרות, ביטל כריסטיאן את המימון, המדולדל גם כך, למכון של ברהה ואסר עליו לעסוק באסטרונומיה ואלכימיה בתחומי דנמרק. כל זה לא השאיר לברהה ברירה אלא לזנוח את אורניבורג ולחפש פטרון חדש. תחילה חזר לרוסטוק, משם קיים חלופת מכתבים עם המלך, שהייתה משפילה מאוד בשבילו, ומשנוכח כי לא יוכל לשוב ולעסוק במחקריו במולדתו נענה להזמנתו של הקיסר הגרמני רודולף השני לבוא לשמש מתמטיקאי, אסטרונום ואסטרולוג חצרו (שהייתה ממוקמת רוב שנות שלטונו בפראג). רודולף העניק לברהה קצבה, בית בפראג ואת טירת בנאטקי לבניית מצפה כוכבים חדש. בתקופה זו הזמין ברהה את יוהאנס קפלר, שהיה נרדף בגראץ עקב אמונותיו הדתיות, להיות לעוזרו – קפלר עתיד לרשת את גוף הנתונים ואת הציוד של ברהה, שיהיו הבסיס לתגליותיו הגדולות.
בשנים שאחרי המעבר עמל ברהה רבות על מנת להעביר חלק ניכר ממכשיריו וספרייתו מוון לבנאטקי, אך לא הספיק לעשות הרבה מעבר לכך – בשנת 1601 חלה באופן פתאומי ונפטר ב-24 באוקטובר, לאחר 11 ימי מחלה בלבד. על פי קפלר, מילותיו האחרונות היו: "לא חייתי לשווא".
ברהה נקבר בכנסיית טין שבפראג, אשתו קירסטן, שנפטרה שלוש שנים אחריו נקברה לידו. על המצבה המקורית נחקקה הכתובת הלטינית שעיטרה קודם את הכניסה ל"ארמון הכוכבים": "Non fasces, nec opes sola artim sceptra perennant" (לא השלטון ולא העושר, רק שרביט המדע נצחי).
סברות לגבי נסיבות מותו.
תאוריית שלפוחית השתן
הנפוצה ביותר היא זו המייחסת את מותו לסיבוך בשלפוחית השתן שנבע מכך שברהה התאפק מלצאת לשירותים בעת סעודת ערב חגיגית אצל הקיסר, שנערכה 11 יום לפני מותו.
תאוריית הקשר
טענה אחרת, המתבססת על פתיחת קברו ובדיקת שיער שפמו שנערכה ב-1991 וב-1996, היא שברהה נפטר מהרעלת כספית.
ב-15 בנובמבר 2010 נפתח קברו בשנית ונלקחו דגימות משיערו ועצמותיו.
נטען כי כריסטיאן הרביעי ביקש להתנקש בברהה לאחר ששמע שמועה כי ברהה מנהל רומן עם אמו. כדי להשיב את כבודו האבוד, הוא יצר קשר עם בן דודו הרחוק של ברהה - אריק ברהה. השניים רקמו מזימה לגרום למותו. ביומנו האישי של אריק שנתגלה בספרייה המלכותית בשוודיה נתגלו אזכורים לרגשות אשם כבדים.
האייל של ברהה.
ברהה היה אדם עשיר מאוד, במיוחד בשנות השמונים של המאה השש-עשרה, ונודע, מעבר לאפו המוזהב, בתחביביו המוזרים ובחגיגותיו המפוארות. בביתו חי גמד בשם ג'פ, אשר ברהה האמין שהוא בעל כוחות נבואיים, ואשר היה יושב תחת השולחן באירועים. סיפור מפורסם נוסף נוגע לאייל קורא שברהה גידל בביתו. על פי וילהלם הרביעי, רוזן הסן-קאסל, שהיה חברו, האייל מת לאחר שהושקה בבירה במסיבה בביתו של ברהה ומעד במדרגות.
קריירה והשגים מדעיים.
הסופרנובה של 1572.
ב-11 בנובמבר 1572, מהמצפה שבמנזר הראוואד, זיהה ברהה כוכב חדש, בהיר יותר מנוגה, בקבוצת הכוכבים קסיופאה. מכיוון שמאז יוון העתיקה היה נהוג לחשוב שהעולם שמעבר לירח הוא קבוע ומושלם, אסטרונומים אחרים סיווגו את האירוע כתת-ירחי, אומנם ברהה הבחין, לאחר שתצפת על הכוכב החדש בשיטתיות במשך כמה ימים, כי אין לו היסט יומי אל מול כוכבי הלכת כפי שמצופה מגוף בעולם התת-ירחי. לאחר כמה חודשים של תצפית לא נצפה היסט גם מול הכוכבים ה"קבועים" (הכוכבים שמחוץ למערכת השמש), כך הוכיח ברהה שהכוכב החדש נמצא רחוק מאוד מכדור הארץ, ולכן הספירות השמימיות כן משתנות, בניגוד לדוגמה האריסטוטלית ששלטה בכיפה עד אז. תגלית זו, אשר פורסמה בספרו "De nova stella" (על הכוכב החדש), בו קבע את המונח נובה לכוכב חדש, זעזעה את העולם המדעי עד היסוד והפכה אותו לאסטרונום בעל שם.
התצפיות מאורניבורג.
במהלך 20 שנות התצפית שערך ברהה ממצפי הכוכבים באי ון אסף ברהה כמות מידע עצומה לגבי מיקומי כוכבים ואופן תנועתם. על אף הטעויות הרבות שהתגלו ברישומיו במרוצת השנים, היו אלו התצפיות המדויקות ביותר שנערכו עד המצאת הטלסקופ. נתונים אלו שימשו מאוחר יותר את יוהאנס קפלר לפיתוח חוקי תנועת הכוכבים שלו.
עצמים שמימיים הנצפים בסמוך לאופק נראים בגובה רב יותר ממה שהם באמת, עקב שבירת קרני האור באטמוספירה. אחד החידושים החשובים של ברהה היה שהוא פיתח ופרסם את הטבלאות הראשונות לתיקון שיטתי של מקור שגיאה אפשרי זה, על אף שהן לא היו מושלמות והתעלמו ממקרים רבים. כמו כן זיהה ברהה וריאציות בתנועת הירח ופיתח נוסחה לחישוב הסטיה שלו. זאת הקטינה את הטעות הנהוגה במדידת מיקום הירח בכחמישית.