После того как Нодье отбил у Броун-Секара охоту заниматься литературой, тот решает стать врачом. Средств у его матери не было, и, чтобы учиться, ему приходилось изворачиваться. Он давал уроки и в то же время усердно посещал лабораторию Мартена Магрона, под влиянием которого мало-помалу пристрастился к физиологии.
Получив в Париже медицинское образование, в 1840 году Броун-Секар защитил диссертацию. Спустя восемь лет вместе с Ш. Робеном, К. Бернаром, Фолленом и др. он основал Биологическое общество. После переворота, устроенного Наполеоном, Броун-Секару, ярому республиканцу, нельзя было оставаться во Франции, и в 1852 году он покинул родную землю. Сначала работал во французских колониях, потом в Северной Америке, в Лондоне — врачом-невропатологом в психиатрическом госпитале для паралитиков.
В его американской карьере не все было гладко. Сначала он перебивался уроками французского языка, потом ему повезло — познакомился с учеными и получил место преподавателя физиологии. В 1855 году он вернулся во Францию и издал работу «Лекции о физиологии и патологии центральной нервной системы» (1855 г); в 1858 году основал физиологический журнал. Затем его пригласили в Англию на кафедру физиологии и вскоре избрали членом Королевского общества.
В 1858 году произошло сенсационное событие. Броун-Секар впервые восстановил признаки жизни в изолированной от туловища голове собаки путем перфузии артериальной крови через ее сосуды. В 1863 году он переехал в Бостон (США) и получил профессорское место в (Гарвардском университете).
В 1867 году умирает жена Броун-Секара. Овдовев, тот возвращается во Францию. Спустя два года его пригласили на место профессора Парижского медицинского факультета. Во время Франко-прусской войны он еще раз отъехал в Америку, где читал лекции, деньги за которые отправлял во Францию в пользу раненных на войне. После этой поездки он еще много раз ездил в Америку и обратно в Англию, пока, наконец, после смерти К. Бернара окончательно не обосновался во Франции.
За большие заслуги в деле изучения состава крови, животного тепла, функции спинного мозга он был назначен в 1878 году профессором экспериментальной физиологии в старинный парижский Коллеж де Франс, где принял кафедру экспериментальной психологии у великого физиолога К. Бернара, тоже вначале писавшего художественную прозу. Начиная с 1878 года, он постоянно работает во Франции и удостаивается членства в Национальной Академии наук (1886 г). Броун-Секар — весьма плодовитый ученый, число его работ доходит до 500… далее
М.С. Шойфет, «Сто великих врачей»