Ingénieur de l'Agence des Mines en 1800 et éditeur du Journal des Mines en 1801, il fut nommé Professeur de Géologie et de Minéralogie à l'Ecole des Mines, alors à Pesey (en Savoie) et conserva ce poste lors du retour à Paris en 1815 de l'Ecole dont il fut chargé en particulier de réorganiser la Collection de minéralogie. En 1816, il fut reçu membre de l'Académie royale des Sciences (section de minéralogie) ; nommé ensuite Directeur de la Verrerie de Saint-Gobain, il devint Inspecteur Général des Mines en 1824. Lorsqu'il donna sa démission de professeur titulaire, en 1835, la chaire de Minéralogie et Géologie qu'il occupait fut officiellement dédoublée en deux chaires distinctes, L'une de Minéralogie confiée à Dufrénoy et l'autre de Géologie à Elie de Beaumont. Il ne publia qu'un seul ouvrage important sur la minéralogie, son "Traité élémentaire de minéralogie suivant les principes du professeur Werner, Conseiller des mines de Saxe. Rédigé d'après plusieurs ouvrages allemands, augmenté des découvertes les plus modernes, et accompagné de notes pour accorder sa nomenclature avec celle des autres minéralogistes français et étrangers" (Paris, 1801-1802; 1808). Ce traité, sans avoir l'impact de celui de son maître Haüy qui devait paraître l'année suivante, eut un succès mérité puisque l'auteur complétait les doctrines de Werner par les découvertes exceptionnelles d'Haüy. Il faut cependant souligner que l'essentiel de son oeuvre concerna la géologie. Encouragé par la publication de la carte géologique de l'Angleterre par Greenough en 1822, Brochant poussa à la réalisation d'une telle carte en France dont il présenta le plan dès 1817. Il commença le lever en 1825 avec ses collaborateurs Elie de Beaumont et Dufrénoy (auxquels furent adjoints de Billy et Fénéon à partir de 1826), qui, pendant plus de dix ans firent les levers de terrain (parcourant plus de 70 000 km), pendant que Brochant supervisait le travail et ordonnait les résultats. Il publia en 1835 aux Comptes Rendus un rapport sur ce travail: "Notice sur la carte géologique générale de la France", mais la carte complète avec les deux volumes d'explication fut publiée entre 1841 et 1848, après sa mort.
Publié dans Notice historique sur l'Ecole des Mines de Paris, Louis Aguillon, 1889 :
Brochant de Villiers, né le 6 août 1772, mort le 16 mai 1840, était allé en Allemagne, en 1791-1792, entendre Werner à Freyberg avec l'intention d'entrer ensuite à l'Ecole des mines de Sage qu'il trouva dispersée a son retour en France. En novembre 1793, il fut admis à l'Ecole des ponts et chaussées qui était la seule école spéciale restée debout dans la tourmente révolutionnaire. Reçu l'année suivante au premier concours pour l'Ecole polytechnique, il fut du nombre de ces brigadiers auxquels Monge devait faire donner un entraînement spécial pour servir de moniteurs à leurs camarades de l'Ecole polytechnique. Son goût déjà ancien pour la minéralogie lui fit préférer l'Ecole des mines dès sa constitution en 1794. Au reste, il commença là aussi, à son arrivée à l'Ecole, ces fonctions de moniteur, pour prendre ensuite, dès la translation de l'Ecole des mines à Pesey, la chaire de minéralogie et géologie qu'il ne devait quitter officiellement que trente-trois ans après, en 1835, par une démission qu'il donna pour permettre de scinder son cours en deux cours distincts de minéralogie et de géologie, et d'en charger respectivement, comme professeurs titulaires, ses deux collaborateurs de la carte géologique Dufrénoy et Elie de Beaumont.
En 1816, Brochant de Villiers avait succédé à l'Académie des sciences à Guillot-Duhamel père.