1935년 미국 워싱턴 주 터코마에서 태어나 오리건 주 유진에서 자랐다. 가난했던 그는 차라리 교도소에 들어가 배불리 먹어보려고 경찰서 유치장에 돌을 던지기도 했다. 그러나 경찰은 그를 오리건 정신병원으로 보내 전기충격 치료를 받게 했다. 1957년 비트작가들의 본거지인 샌프란시스코로 옮겨가, 그들과 함께 미국의 반문화 운동을 주도하며 1960년대 초반까지 세 권의 시집을 발표했다. 1961년 첫 장편소설 『미국의 송어낚시』를 완성했으나 출간하겠다고 나서는 출판사가 없었다. 그가 보낸 원고를 받아든 출판사들은 ‘송어낚시’에 관한 책으로 오인해 원고를 반송하기도 했다. 결국 브라우티건은 1964년 두 번째 작품인 『빅서에서 온 남부 장군』으로 데뷔한 후 그의 재능을 알아본 선배 작가 커트 보네거트의 도움으로 1967년에야 『미국의 송어낚시』를 발표했다. 비슷한 시기에 쓰인 두 작품은 강렬한 반체제 정신과 기계주의·물질주의 비판, 목가적 꿈을 잃어버린 현대인의 허무를 담아 전세계 문단의 비상한 주목을 받았다. 당시 대학생들이 마치 성서처럼 『미국의 송어낚시』를 늘 들고 다닌 이야기는 유명하다. 그 후 『워터멜론 슈가에서』(1968), 『임신중절』(1971), 그리고 1962년부터 1970년까지 쓴 단편을 모은 『완벽한 캘리포니아의 하루』(1971)를 발표하며 미국 문단에 새로운 바람을 불러일으켰다.

1980년 발표한 『도쿄 몬태나 특급열차』는 브라우티건이 1976년부터 1978년까지 미국 몬태나와 일본 도쿄를 오가며 집필한 131개의 에피소드이다. 케네디 대통령으로 상징되던 1960년대 자유주의 정신을 갈망했던 그는 1970년대 서양문화가 벽에 부딪혔다고 생각해 그 대안으로 일본행을 택했다. 일본에서는 1975년 출간된 『미국의 송어낚시』 일본어판이 큰 인기를 끌고 있었다. 훗날 작가 무라카미 하루키와 오가와 유코가 그에게 영향을 받았다고 밝힐 정도였다. 『도쿄 몬태나 특급열차』에는 외국 생활에서 오는 고독, 찰나적인 인간관계에 대한 회의, 나이 들어감에 따른 슬픔, 그리고 죽음과 허무의 정서 등이 짙게 깔려 있어, 말년에 느낀 그의 불안감을 짐작하게 한다. 그럼에도 그의 해학만큼은 빛을 잃지 않았지만, 결국 책 출간 사 년 후인 1984년, 브라우티건은 마흔아홉의 나이에 아무도 찾아오지 않는 외로운 곳에서 권총으로 스스로 목숨을 끊었다. 시신은 그의 행방을 찾던 출판사에서 고용한 사립탐정에 의해 발견되었고, 결국 아무도 그의 정확한 사망 일자를 알지 못하게 되었다.