Neubronn besuchte zunächst das Kadetteninstitut in seiner Heimatstadt und wurde Ende März 1832 als Korporal im 3. Infanterie-Regiment der Badischen Armee angestellt. Unter Beförderung zum Leutnant erfolgte Anfang März seine Versetzung in das Leib-Infanterie-Regiment und ein Jahr später absolvierte Neubronn zur weiteren Ausbildung die Höhere Kriegsschule. Als Oberleutnant lehrte er ab Mitte März 1842 an der Allgemeinen Kriegsschule, bis er am 12. Oktober 1843 zum Generalquartiermeisterstab kommandiert wurde. Daran schloss sich am 2. Januar 1844 eine Kommandierung zur Dienstleistung beim Prinzen Friedrich von Baden, dem späteren Großherzog an. Ihm sollte Neubronn Zeit seines Lebens verbunden bleiben. Er besuchte mit ihm die Universitäten in Heidelberg und Bonn, stieg Ende Oktober 1848 zum Hauptmann auf und befand sich 1848 während des Feldzuges gegen Dänemark im Hauptquartier des VII. und VIII. Armee-Korps des Deutschen Bundes. Vom 18. Juni 1852 bis 13. Oktober 1854 versah Neubronn als Kompanieführer beim 1. Infanterie-Regiment seinen Dienst und wurde anschließend zum Flügeladjutanten des Regenten und späteren Großherzogs Friedrich I. ernannt. In dieser Stellung war er ab Oktober 1858 auch als Mitglied der Militär-Prüfungskommission tätig. Neubronn avancierte bis Mitte Juli 1865 zum Generalmajor und war 1866 während des Deutschen Krieges Kommandeur der Reservebrigade. Unter Beförderung zum Generalleutnant wurde er am 6. März 1868 zum Generaladjutanten des Großherzogs ernannt. Für seine Beteiligung an den Belagerungen von Straßburg und Paris erhielt er während des Krieges gegen Frankreich das Eiserne Kreuz II. Klasse.