Odd Brochmann var utdannet arkitekt fra Norges tekniske høyskole (NTH) 1928–1934, og etablerte arkitektkontoret Karen & Odd Brochmann i Oslo i 1937, sammen med sin første kone Karen, f. Berner. De drev praksis sammen til 1965. I perioden 1939-1940 drev de praksisen fra Bergen, for øvrig holdt de til i Oslo.[6] Et av byggverkene de tegnet sammen var Røde Kors' "åndssvakeanstalt" for barn og ungdom (Bakkebøanstalten), på Bakkebø utenfor Egersund.[7] Et annet var Lunde barneskole i Skien. En del av skoleanlegget, det såkalte S-bygget, har som det første skolebygget fra 1950-tallet blitt fredet av riksantikvaren.[8] I 1952 innledet de et samarbeid med arkitekt Dag Rognlien. De tre arkitektene drev praksisen sammen til 1965, da overtok Rognlien firmaet alene.[9] Arbeidet omfattet borettslag og sosiale institusjoner.
Under og etter 2. verdenskrig deltok Odd Brochmann i Oslo Byes Vels store «boligundersøkelse», og var hovedansvarlig for publiseringen av bøker basert på disse undersøkelsene. Han var professor ved NTH 1956–57, og avviklet sin arkitektpraksis midt på 1960-tallet. Han bosatte seg deretter i København, hvor han arbeidet som skribent (blant annet i Politiken 1964–66) og som lærer ved Kunstakademiets arkitektskole.
Han laget noen hefter med morskapslesning i 1930-årene, skrev for studentrevyer, og illustrerte barnebøker av Heljar Mjøen og Einar Schibbye. Selv debuterte han med Barnas historiebok i 1942, som ble fulgt opp av Et eventyr om Norge i tekst og tegninger i to bind (1943–44) hvor søsteren Zinken Hopp skrev, og han tegnet. Av hans forfatterskap for barn er det i dag de to bøkene tilegnet datteren Marianne som huskes: Mariannes brev (1946) og Marianne på sykehus (1948) som huskes. Mariannes brev er historien om et brevs reise fra Marianne i Svolvær til Kristen i Trysil. Boken beskriver dermed postgangen i Norge på 1940-tallet.[12] Oppfølgeren fra 1948 handler om da Svolvær-jenta Marianne ved et uhell svelget en brosje og måtte sendes til sykehuset i Stokmarknes for å opereres. Marianne på sykehus ble i 1948 belønnet med Kultur- og kirkedepartementets litteraturpris for barne- og ungdomslitteratur (3. premie). Marianne på sykehus ble også filmatisert i 1950, og filmen fikk samme tittel som boken. Begge bøkene om Marianne preges av en optimistisk framstilling av mulighetene i det moderne samfunnet.[13] For barnebokforlaget til Åsmund S. Lærdal skrev og illustrerte han to bøker: Nonnene på Jomfruland : historien om Jomfruland, om nonnene som bodde der i gamle dager og om fyret på øya, som ble utgitt i 1947[14], og deretter maleboken Alle tiders malebok, Drakt parade for gutter og piker.[15] I 1949 utga han barneboken Trekløveret, som er interessant ikke minst fordi teksten veksler mellom dansk, norsk og svensk. Dette avspeiler at boken har tre fortellerstemmer: den danske gutten Kaj, som forteller om sin reise til Norge; den norske piken Kari, som forteller om sitt besøk i Sverige; og den svenske gutten Göran, som forteller om sitt opphold i Danmark. Boken er illustrert av forfatteren.[16]
Brochmanns sakprosa for voksne er «preget av en sterk vilje og en enestående pedagogisk evne til å gjøre stoffet levende og forståelig for allmennheten såvel som for fagfolk».[17] Han arkitekturfaglige forfatterskap begynte med Hus i Norge : En første hjelp til forståelse av vår byggeskikk (1944) og kulminerte med det storslagne tobindsverket Bygget i Norge (1979–81, nyutgitt i 2003). Fra 1943 var han hovedansvarlig for utgivelsen av Oslo Byes Vels boligundersøkelser. Forfatterskapet innen stilhistorie og interiørestetikk begynte med Tiden, stilen og vi (1945), omfatter klassikeren En bok om stygt og pent som handler om tingenes form, vesen og innhold, og om det inntrykk de gjør på oss (1953), oppfølgeren
Den nye bok om stygt og pent : Om tingenes vesen og innhold og om de inntrykk de gjør (1968) og artikler om «Fortidsmøbler og framtidsmøbler» (1959). En bok om stygt og pent er gjenutgitt flere ganger, og oversatt til svensk (1954), engelsk (1955), tysk (1956), nederlandsk (1958) og dansk.
Brochmann skrev også reiseskildringer og debattlitteratur om forholdet mellom arkitektur og samfunn.
1958: By og bolig : en beretning om boligkulturens utvikling i Oslo. Oslo Byes Vel's Boligundersøkelser nr. 1[34]
1960: Inne : en bok om rom, bohave og mennesker[35]
1961: Bedret boligbruk – Oslo Byes Vel's Boligundersøkelser nr. 5[36]
1963: Intellektuelle i alle land : av en sjelevandrers opptegnelser[37]
1966: Artikkelen Fargane i den nye bustadskulturen (oversatt til nynorsk av Arnt Løftingsmo) i artikkelsamlingen Ei bok om fargane, som var basert på en foredragsserie i NRK Radio i 1961 og 1962 [38]
Odd Brochmann var mye brukt som tegner og illustratør. I tillegg til hans egne bøker var søsteren Zinken Hopps bøker blant de mange bokutgivelsene han illustrerte. Nasjonalgalleriet viste i 1991 en utstilling av hans tegninger.[53]
^«Uhørte stemmer og glemte steder. Fortellinger fra utviklingshemmedes historie.». www.institusjon.no. Besøkt 15. april 2017. «Den ligger vakkert til, Røde Kors’ nye åndssvakeanstalt for barn og ungdom, på Bakkebø utenfor Egersund. (---) Det er arkitektparet Karen og Odd Brochmann som har tegnet anlegget, og de har virkelig klart å forene det stilfulle med det praktiske.»
^Gunnarsjaa, Arne (1999). «Brochmanns arkitektkontor, Karen og Odd». Arkitekturleksikon. Oslo: Abstrakt forlag. s. 127. ISBN8279350071.
^Gunnarsjaa, Arne (1999). «Brochmanns arkitektkontor, Karen og Odd». Arkitekturleksikon. Oslo: Abstrakt forlag. s. 127. ISBN8279350071.
^«Uhørte stemmer og glemte steder. Fortellinger fra utviklingshemmedes historie.». www.institusjon.no. Besøkt 15. april 2017. «Den ligger vakkert til, Røde Kors’ nye åndssvakeanstalt for barn og ungdom, på Bakkebø utenfor Egersund. (---) Det er arkitektparet Karen og Odd Brochmann som har tegnet anlegget, og de har virkelig klart å forene det stilfulle med det praktiske.»
^«Odd Brochmann». Det var en gang en tresko... Lekene fra Åsmund S. Lærdal(nett.vestadmin.no). Arkivert fra originalen 13. august 2017. Besøkt 12. august 2017.