Nacque a Francoforte in una famiglia intellettuale ed interessata alle arti: la madre Hélène Spohr era una nipote del compositore Louis Spohr, amica di Clara Schumann e Franz Liszt ed il padre Ludwig Braunfels era un letterato e tradusse Cervantes dallo spagnolo in tedesco.
I primi insegnamenti musicali Walter Braunfels li ricevette dalla madre e a 12 anni studiò al conservatorio di Francoforte, in seguito studiò legge ed economia all'università di Monaco di Baviera. Attorno all'anno 1902 si recò a Vienna per studiare pianoforte presso Teodor Leszetycki.
Nuovamente a Monaco studiò composizione presso Ludwig Thuille. Nel 1909 sposò Bertel von Hildebrand, la figlia dello scultore Adolf von Hildebrand e dapprima fidanzata di Wilhelm Furtwängler. Dei 4 figli Wolfgang Braunfels si fece un nome come storico d'arte e Michael Braunfels come musicista. L'architetto Stephan Braunfels è un nipote di Walter Braunfels.
Come "semi ebreo" Walter Braunfels ebbe durante il Terzo Reich il divieto di lavoro e le sue opere furono vietate. Egli rimase in Germania e dedicò molto tempo alla composizione.
Morì a Colonia nel 1954.
OffenbarungJohannis (Kapitel VI) per solo tenore, doppio coro e grande orchestra op. 17 (1909)
Te Deum per soprano, tenore, coro misto, grande orchestra e organo op. 32 (1920/1921)
Große Messe per soprano, contralto, tenore, basso, coro di fanciulli, coro misto organo e grande orchestra op. 37 (1923-1926); UA: 22. März 1927, Kölner Gürzenich-Konzerte
Der gläserne Berg, marce natalizie op. 39 (1928)
Cantata di Natale per soprano, baritono, coro e orchestra op. 52 (1934-1937)