Tycho Brahe wird am 15. Oktober 1546 als Kind einer zum dänischen Hochadel gehörenden Familie in Knudstrup geboren. Dort wäre er, wie in der adligen Gesellschaft damals üblich, ohne jede Ausbildung aufgewachsen, wenn ihn sein Onkel nicht zum Studium der Rechtswissenschaften und der Philosophie in eine lateinische Schule und 7 Jahre später auf die lutherische Universität in Kopenhagen geschickt hätte.

Schon sehr früh zeigt Tycho ein lebhaftes Interesse für die Beobachtung der Sterne. Gegen 1562 beginnt er sein Studium der Wissenschaften in Leipzig, wo er namhaften deutschen Astronomen begegnet. Er besucht mehrere Universitäten, darunter die Universität zu Wittenberg, wo es zu einem Duell mit einem anderen Studenten kommt. Tycho Brahe verliert bei dem Kampf einen Teil seiner Nase, den er mit einer Nasenprothese aus einer Gold-Silber-Legierung ersetzt.

Mit 17 Jahren erkennt er, dass die astronomischen Tafeln Fehler enthalten und beschließt, die Tafeln zu überarbeiten. 1569 lässt er in Augsburg besonders präzise Messinstrumente bauen. Mit diesen Instrumenten entdeckt er 1572 einen "neuen Stern" in der Cassiopeia und verliert ihn bis zu seinem Erlöschen nicht mehr aus den Augen. Dem aristotelischen Konzept von der unveränderlichen Welt widersprechend beweist Tycho mit seinen Beobachtungen des Sternhimmels, dass hinter der Späre mit den Fixsternen weitere Sterne liegen.

1575 kehrt er nach Kopenhagen zurück und erhält Unterstützung durch Friedrich II., der ihn zu seinem Hofastronomen ernennt. Neben erheblichen finanziellen Zuwendungen wird ihm die Insel Hveen zur Verfügung gestellt, um dort eine Sternwarte zu errichten. Dank der ausgezeichneten auf der Insel herrschenden Sichtverhältnisse kann Tycho vom großen und weitläufigen "Uraniborg" (Burg der Uranie, Muse der Astronomie) aus regelmäßig den Sternenhimmel beobachten. Er hat dort Platz genug, um zahlreiche Studenten, Mitarbeiter und Wissenschaftler zu empfangen und darüber hinaus ein Alchimistenlaboratorium und eine Druckerei einzurichten.

Zwanzig Jahre seines Lebens widmet er an diesem außergewöhnlichen Ort der Beobachtung der Sterne. Dann heiratet er ein junges Mädchen bescheidener Herkunft, ohne sich um die feindseligen Reaktionen hoher dänischer Würdenträger zu kümmern. Tycho Brahé achtet nicht besonders auf die Einhaltung gesellschaftlicher Konventionen und seine Unnachgiebigkeit verschafft ihm beim Volk schließlich einen schlechten Ruf. Hochmütig und stolz urteilt Tycho Brahe über seine Mitbürger, sogar über diejenigen, die zu seinen Bewunderer zählen! Das musste auch der italienische Philosoph Giordano Bruno erfahren, nachdem er  Tycho Brahe ein respektvoll gewidmetes Exemplar seines "Camoeracensis Acrostimus" geschenkt hatte. Der Astronom hatte nicht viel übrig für seine Theorie von den unendlichen Welten und erwiderte die Geste mit den Worten, dass "derjenige, der vorgibt, die Luft würde den gesamten Himmel vollständig ausfüllen, nicht mehr Jordanus Nolanus (Giordano von Nola), sondern vielmehr Jordanus Nullanus (Giordano, die Null) heißen müsse".

Nach dem Tod seines Gönners Friedrich II. entscheidet sich der schwer verschuldete und mit dem Adel in Konflikt stehende Astronome für das Exil.

Nach einem kurzen Aufenthalt in Wandsbeck findet Tycho mit seinen Instrumenten Schutz am Hof von Rudolf II. in Prag. Der Kaiser interessiert sich für die Astronomie, auch wenn er sie so manches Mal mit der Astrologie verwechselt. Er ernennt den Astronomen zu seinem Hofmathematiker und bringt ihn im Schloss zu Benatek in der näheren Umgebung von Prag unter. Dorthin wird auch Johannes Kepler eingeladen. Ihre Zusammenarbeit ist Anlass zu zahlreichen Auseinandersetzungen und Konflikten, aus denen die berühmten Gesetze über die Bewegung der Himmelskörper sowie die Berechnungen der Tabulae Rudolphinae hervorgehen.

Am 24. Oktober 1601 stirbt Tycho Brahe im Exil an einem Harnblasenbruch. Es wird erzählt, dass er am Tisch von Rudolph II. gestorben wäre, weil es den Gästen protokollgemäß verboten war, sich vor dem Kaiser vom Tisch zu erheben. Tycho Brahe hat in der Kirche der Jungfrau Maria vor dem Tyn in der Prager Innenstadt seine letzte Ruhestätte gefunden.

Auch wenn Tycho Brahe nicht ebenso berühmt geworden ist, wie sein bedeutendster Schüler, Johannes Kepler, so hat er in der Geschichte der Wissenschaften dennoch einen wichtigen Beitrag geleistet. Dank seiner Beobachtungen und Tafeln gilt er zusammen mit Kopernik, Kepler und Gallilei als Mitbegründer der modernen Astronomie.