Fue hijo del pastor y ornitólogo Christian Ludwig Brehm y de su segunda esposa Bertha Reiz. Su padre era muy conocido en el mundo profesional como ornitólogo, en particular por su extensa colección de aves disecadas con más de nueve mil especímenes. Los estudios del padre en zoología le interesaron, aunque al principio quería ser arquitecto.

En 1844, comenzó a estudiar albañilería con un constructor en Altenburgo y continuó estos estudios hasta septiembre de 1846, cuando se fue a Dresde a estudiar arquitectura. Sin embargo, después de dos semestres dejó los estudios, debido a que Johann Wilhelm von Müller, un conocido ornitólogo, estaba buscando compañeros para organizar una expedición al África. Brehm se les unió como secretario y asistente de von Müller. La expedición partió el 31 de mayo de 1847 y Brehm recorrió durante cinco años Egipto, Sudán y la península del Sinaí. Los descubrimientos realizados fueron muy importantes, de tal manera que, con solo 20 años, fue nombrado miembro de la Academia Germana de Científicos Naturalistas Leopoldina.

Luego de su retorno, en 1853 estudió ciencias naturales en la Universidad de Jena. Como su hermano Reinhold, fue miembro activo en la asociación de estudiantes de Sajonia Jena. Realizó varios viajes por África del Norte. Se graduó en 1855 y en 1856 se marchó para estar dos años de exploración por España con su hermano Reinhold y otros compañeros. El viaje les llevó hasta Andalucía, y el grupo pasó una larga temporada en Granada. Regresaron con una gran colección de aves.

A partir de 1858, se estableció en Leipzig como profesor particular y escritor independiente, escribiendo numerosos artículos de divulgación científica para la revista Die Gartenlaube y otras publicaciones. También entabló amistad con el editor Ernst Keil y el naturalista Emil Adolf Roßmäßler, quienes contribuyeron significativamente a su carrera como escritor.

En 1860, formó parte de una expedición a Noruega y Laponia. Brehm llegó al Cabo Norte y pudo estudiar la fauna nórdica. En 1861, se convirtió en masón por recomendación de su amigo Hans Zille y perteneció a la Logia Masonica Apolo de Leipzig. En mayo de ese mismo año, se casó con su prima Mathilde Reiz, con la que tuvo cinco hijos. En 1862, aceptó la invitación de Ernesto II de Sajonia-Coburgo-Gotha para acompañarle en un viaje a Abisinia.

En 1863, se inauguró el Zoológico de Hamburgo, del cual Brehm fue nombrado su primer director. Transformó el zoológico en una institución educativa para el público general. Durante este tiempo, se publicaron las primeras ediciones de la obra maestra de Brehm, Illustrirten Thierleben [Vida Animal Ilustrada]. A finales de 1866, surgieron disputas con la junta directiva del Zoológico de Hamburgo y fue despedido. En 1869, se construyó el Acuario de Berlín, del que fue su director hasta 1878. El acuario se diseñó basado en las ideas de Brehm, para mostrar a los visitantes una muestra representativa del mundo animal en el entorno más natural posible. El Zoológico de Düsseldorf, diseñado por Brehm y el jardinero Heinrich Friedrich Hillebrecht, se completó en 1876.

Brehm siguió realizando numerosos viajes: en 1871 emprendió un viaje a Croacia, en 1874 a los Montes Gigantes y en 1875 viajó por Alemania y Austria para dar conferencias y cazar. En 1876, realizó un viaje a Siberia, financiado por la Asociación de Bremen para el Viaje Alemán al Polo Norte, en el que llegó hasta la región fronteriza con China.

En 1878 y 1879, Brehm realizó dos viajes a Hungría y España por invitación del príncipe heredero Rodolfo de Austria, un apasionado ornitólogo con el que mantuvo amistad hasta su muerte. Pasaron dos semanas en España en la primavera de 1878 cazando águilas y en el verano de 1879 cazaron aves acuáticas en el Danubio medio.

En el invierno de 1883 a1884, Brehm emprendió una gira de conferencias por Estados Unidos. Regresó a Berlín en mayo de 1884 y a su ciudad natal, Renthendorf, en julio de 1884, donde falleció el 11 de noviembre.

Los ensayos y diarios de viaje de Brehm, con sus descripciones ricamente embellecidas del mundo animal, fueron muy bien recibidos por amplios círculos de la clase media educada. En 1860, el editor Herrmann Julius Meyer le encargó que escribiera una gran obra en varios volúmenes sobre el reino animal. Los primeros seis volúmenes de Illustrirten Thierleben [Vida animal ilustrada] aparecieron entre 1863 y 1869 y le hicieron famoso en todo el mundo. Desde la perspectiva actual, las descripciones de Brehm del comportamiento animal contienen interpretaciones erróneas, pero su obra, más conocida como Brehms Tierleben [Vida animal de Brehm] sigue siendo apreciada.

• Reiseskizzen aus Nordost-Afrikaoder den unter egyptischer Herrschaft stehenden Ländern, Égypten, Nubien, Sennahr, Rosseeres und Kordofahn, gesammelt auf seinen in den Jahren 1847 bis 1852 unternommenen Reisen, 1853

• Reiseskizzen aus Nordamerika, 1855

• Das Leben der Tiere: Die Vögel, 1861, 2.ª ed. 1868

• Ergebnisse einer Reise nach Habesch, im Gefolge, 1863

• Die Thiere des Waldes geschildert von A. E. Brehm und E. A. Rossmässler, con Emil Adolf Roßmäßler, 1863–67

• Illustrirtes Thierleben. Eine allgemeine Kunde des Thierreichs, 6 vols. 1864–1869

• Gefangene Vögel. Ein Hand- und Lehrbuch für Liebhaber und Pfleger einheimischer und fremdländischer Käfigvögel, 1872

• Reise zu den Kirgisen. Aus dem Sibirientagebuch 1876, 1982

Además de su carrera literaria, centrada en la divulgación científica, Brehm también realizó contribuciones científicas y fue miembro de numerosas sociedades científicas. Der Winter in Ägypten in ornithologischer Hinsicht [Invierno en Egipto desde una perspectiva ornitológica] fue su primera publicación, publicada en Naumannia en 1849. Fue el primero en describir varias especies y subespecies de aves, como Pica pica melanotos (A. E. Brehm, 1857, una subespecie de urraca), Motacilla flava pygmaea (A. E. Brehm, 1854, una subespecie de la lavandera boyera ), Garrulus glandarius fasciatus (A. E. Brehm, 1857, una subespecie del arrendajo ) y la cogujada montesina Galerida theklae (A. E. Brehm, 1857), a la que Brehm bautizó en honor a su hermana, que murió joven.

El Memorial Brehm es un museo conmemorativo dedicado a Alfred E. Brehm y a su padre, Christian Ludwig Brehm, situado en Renthendorf.

• Taxones descritos por Alfred Brehm
• Pastor de los Cárpatos

La abreviatura A.E.Brehm se emplea para indicar a Alfred Brehm como autoridad en la descripción y taxonomía en zoología.

• Hans-Dietrich Haemmerlein. Der Sohn des Vogelpastors. Evangelische Verlagsanstalt, Berlín 1985

• Otto Kleinschmidt: Aus A. E. Brehms Tagebüchern. (= Die Neue Brehm-Bücherei 28) 3.ª ed. Westarp Wissenschaften, Hohenwarsleben 2002, ISBN 3-89432-521-6

• Otto Kleinschmidt. Der Zauber von Brehms Tierleben. (= Die Neue Brehm-Bücherei 20) 3.ª ed. Westarp Wissenschaften, Hohenwarsleben 2002, ISBN 3-89432-515-1

• Carl w. Neumann: Brehms Leben. Severus Verlag, Hamburg 2011, ISBN 978-3-86347-202-3

• Alfred Brehm - Der Tiervater aus Thüringen. TV-Dokumentation von Lew Hohmann in der Reihe Geschichte Mitteldeutschlands. Deutschland 2007 (MDR Fernsehen), 45 min.

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• Brehm Förderkreis e.V.
• Brehm Memorial en Renthendorf (Turingia)