Heinrich Alfred Hermann Walther von Brauchitsch werd op 4 oktober 1881 in Berlijn geboren als zoon van General der Kavallerie Bernhard von Brauchitsch en zijn vrouw Charlotte (geboren Von Gordon). Van 1895 tot 1899 volgde hij zijn opleiding als kadet bij het Kadettenkorps en diende hij als page van Keizerin Augusta Viktoria. Na zijn opleiding trad Von Brauchitsch op 22 maart 1900 als Leutnant in dienst bij het Königin Elisabeth Garde-Grenadier-Regiment Nr.3 van het Pruisische Leger. Vanaf 1 december 1900 werd hij tijdelijk ingedeeld bij 3. Garde-Feldartillerie-Regiment, waarvan hij vanaf 18 mei 1901 vast deel uitmaakte. Tussen 10 februari 1903 en 31 mei 1903 nam Von Brauchitsch deel aan de II. Instruktion der Feldartillerie Schule en van 1 tot 13 mei 1905 werd hij tijdelijk ingedeeld bij de Spandau geweer fabriek. Op 5 februari 1906 volgde zijn benoeming tot adjudant bij het II.Batallion 3.Garde-Feldartillerie-Regiment en op 13 april 1909 tot Regimentsadjudant. Zijn promotie tot Oberleutnant volgde op 18 oktober 1909.
Op 29 december 1910 stapte hij in het huwelijksbootje met Elizabeth von Karstedt. Op 1 april 1912 werd Von Brauchitsch gerekruteerd bij de Grote Generale Staf te Berlijn waar hij op 18 december 1913 werd bevorderd tot Hauptmann. Tijdens de Eerste Wereldoorlog was hij bij verscheidene eenheden stafofficier. Zo stapt hij op 2 augustus 1914 over naar de Generale Staf van het XVI.Armeekorps en op 17 oktober 1915 naar de Generale Staf van de 34.Infanterie Division. Hierna vervulde Von Brauchitsch tijdens de Eerste Wereldoorlog diverse staffuncties, waarbij hij op 15 juli 1918 werd bevorderd tot Major. In 1921 werd Von Brauchitsch opgenomen in de Reichswehr (Duits leger), waar hij de functie van zowel commandant als stafofficier bekleedde en waar hij bij de troepenopleiding werd ingezet. Op 1 april 1925 volgde een bevordering tot Oberstleutnant en op 1 april 1928 tot Oberst. In 1929 werd Von Brauchitsch afdelingshoofd bij de legerleiding van het ministerie van Defensie en reisde in 1931 naar de Sovjet-Unie als Generalmajor (1 oktober 1931), waar hij de samenwerking tussen het Rode Leger en het Duitse leger ondersteunde. Als opvolger van de door Adolf Hitler tot oorlogsminister benoemde Werner von Blomberg werd Von Brauchitsch in 1933 bevelhebber in Oost-Pruisen. Op 1 oktober 1933 volgde een bevordering tot Generalleutnant.
Op 20 april 1936 volgde de benoeming tot General der Artillerie. Hoewel hij geen nationaalsocialist was, genoot hij het vertrouwen van Hitler, die hem in 1938 tot opperbevelhebber van het Duitse leger benoemde. Dit was na de "Blomberg-affaire" en het terugtrekken van Blomberg en Werner Freiherr von Fritsch. Von Brauchitsch had zich even daarvoor min of meer gebonden aan Hitler door middel van een lening van 80.000 Reichsmark die hij nodig had voor zijn scheiding van Elisabeth von Karstedt en om te kunnen trouwen met (zijn latere tweede vrouw) Charlotte Rüffer". In bepaalde opzichten deelde hij de bedenkingen van Stafchef Generaal Ludwig Beck in diens verzet tegen Hitlers plannen om Oostenrijk en Tsjecho-Slowakije binnen te vallen, maar hij kon zichzelf echter niet vinden in diens oppositie tegen Hitler zelf. Op 4 februari 1938 werd Von Brauchitsch bevorderd tot Generaloberst. Van 1939-1941 leidde hij de militaire operatie van het leger in Polen, Frankrijk en Rusland. Aangezien Von Brauchitsch steeds vaker de strategische en politieke beslissingen van Hitler afkeurde, verzocht hij meermaals om zijn ontslag, dat evenzoveel keren door Hitler werd geweigerd.Op 19 juli 1940 werd hij tot Generalfeldmarschall benoemd.
Bij de aanvang van operatie Barbarossa dwong Hitler Von Brauchitsch om het beruchte Kommissar Order en het Order tegen de guerilla-oorlog mee te ondertekenen. Door deze actie werden in feite alle achter de Duitse linies gevangen genomen Sovjet-militairen en -burgers veroordeeld tot de dood, wat leidde tot massamoorden die Von Brauchitsch tot aan de processen van Neurenberg zouden blijven achtervolgen. In december 1942 gaf Hitler de schuld aan Von Brauchitsch voor diens eigen falen in de veldtocht tegen de Sovjet-Unie. Hij ontsloeg Von Brauchitsch als bevelhebber van het leger en nam zelf het opperbevel op zich. Na de mislukte aanslag op Hitler van 20 juli 1944 veroordeelde Von Brauchitsch in een artikel in de Völkische Beobachter de actie onder leiding van Claus Schenk Graf von Stauffenberg. Later verdedigde hij zich door aan te geven dat hij op die wijze het leven van een familielid kon redden.
Op 8 mei 1945 werd Von Brauchitsch gearresteerd in zijn huis te Schleswig-Holstein. In de jaren 1945/46 werd hij in de oorlogsmisdadenprocessen in Neurenberg als getuige gehoord en zelf aangeklaagd voor samenzwering met Hitler en misdaden tegen de menselijkheid. In zijn verdediging bediende hij zich van de ene leugen tot de andere. Hij werd uiteindelijk gezonden naar een krijgsgevangenenkamp in Zuid-Wales. Op 18 oktober 1948, voor de opening van een proces voor een Britse rechtbank, stierf Walther von Brauchitsch in een ziekenhuis in Hamburg in Britse krijgsgevangenschap.