Nach Abschluss der Grundschule begann er ein Studium der Naturwissenschaften, bei dem er sich hauptsächlich physikalischen Phänomenen widmete: Er studierte Physik und Geologie an den Universitäten in Genf, Bern und Berlin. 1846 wurde er zum Doktor der Philosophie promoviert. In den Jahren 1850–1855 wurde er als Professor für Physik an die Universität Bern berufen. Bereits 1851 begann er, in der Schweiz die Telegrafie einzuführen.
Während eines Auslandsaufenthalts in Griechenland und der Türkei sammelte er neue Springschrecken-Arten und beschrieb neue Arten und Unterarten aus diesen Ordnungen.
Brunner war ab 1850 verheiratet mit Emilie Elisa von Wattenwyl (1831–1895). 1880 wurde er in Österreich in den Ritterstand erhoben, im Jahr 1884 wurde er zum Mitglied der Leopoldina gewählt.[1]
D. P. Brock, in: Kataloge der wissenschaftlichen Sammlungen des Naturhistorischen Museums in Wien. Entomologie. Band 13. Wien 1998, H. 5 (Catalogue of type specimens of Stick – and Leaf – Insects in the Naturhistorisches Museum Wien (Insecta: Phasmida), Naturhistorisches Museum Wien, 8–9).
G. Nonveiller: The Pioneers of the Research on the Insects of Dalmatia. Croatian Natural History Museum, Zagreb 1999, ISBN 953-6645-04-1 (Biographical Notes: BRUNNER, Dr. Karl von Wattenwyl (1823–1914), 153, 368 + portrét).
Brunner von Wattenwyl, Karl Ritter. in: W. Killy u. a. (Hrsg.): Deutsche Biographische Enzyklopädie (DBE). Band 2. K. G. Saur, München 1999, ISBN 3-598-23160-1, S. 171.