Braunlage entstand als Grubensiedlung im Wald wohl im 14. Jahrhundert. 1561 wurde diese erneuert. Im 17. Jahrhundert war es ein Marktflecken, 1934 schließlich erhielt es als Kurort Stadtrechte. Von 1946 bis 1972 war Braunlage Kreisstadt des (Rest-) Kreises Blankenburg, der mit der niedersächsischen Gebietsreform 1972 aufgelöst wurde. Seit dieser Reform ist die südliche Nachbargemeinde Hohegeiß Stadtteil von Braunlage.

Der Tourismus entwickelte sich gegen Ende des 19. Jahrhunderts zunächst zögerlich. Mit dem Anschluss an das Eisenbahnnetz über die Strecken Braunlage – Walkenried und Braunlage – Tanne der Südharz-Eisenbahn beschleunigte sich die Entwicklung. Ganze Villenviertel mit Sanatorien (Dr. Barner und Dr. Vogler / Schröder) und Hotels entstanden zunächst am Hütteberg, im Ortszentrum und schließlich im Jermerstein-Viertel.

Während im Jahr 1905 die von Carl Röhrig im Norden Braunlages betriebene Glashütte schließen musste, entwickelte sich durch den Bahnanschluss besonders die Holzindustrie.

Die Sägewerke Fuchs (Ortsmitte) und Buchholz (nördlich des Bahnhofs) waren die Erwerbsquellen schlechthin.

Zudem prägte ein großer Granitsteinbruch am Wurmberg mit Schotterwerk an der Warmen Bode das Gewerbeleben der Stadt. Im ersten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts eroberte auch der Omnibus den Harz mit der Linie Bad Harzburg – Braunlage. Der Name Büssing spielt in diesem Zusammenhang eine besondere Rolle: er betrieb die Linie von Bad Harzburg und errichtete ein Erholungsheim für Werksangehörige in Braunlage.

Die Bahnlinie wurde 1962 / 1963 eingestellt.

1963 wurde die längste Seilbahn Norddeutschlands, die Wurmbergseilbahn , eröffnet, mit einer Länge von 1362 Metern und einer Höhendifferenz von 250 Metern bis zur Bergstation auf den Wurmberg . In Richtung Brocken , des höchsten Berges im Harz, befindet sich am Berg die Wurmbergschanze.

Am 7. Mai 1964 veranstaltete Gerhard Zucker auf dem Hasselkopf eine Vorführung von Postraketen . Einer dieser Flugkörper explodierte, die herumfliegenden Trümmer töteten drei Personen.

Herausragendes Ereignis für Braunlage war die Grenzöffnung 1989. Der Ort, der bisher an der Grenze zur DDR gelegen war, lag nun inmitten des Harzes.