Изомбард Брунель родился 9 апреля 1806 года в Портсмуте в семье известного французского инженера Марка Брунеля (1769-1849), который после Французской революции из-за своих роялистских убеждений вынужден был покинуть родину и поселиться на Британских островах. В возрасте четырнадцати лет мальчика отправили в Париж учиться в престижном колледже Анри Кватре. В период обучения он специализировался в математике и механике, а затем прошел отличную практику в мастерской знаменитого на весь мир часовых дел мастера Абрахама Луи Бреге. Его именем во времена Пушкина называли карманные часы с боем, и Евгений Онегин, гуляя по столичным бульварам, ожидал, «пока недремлющий брегет не позвонит ему обед».

Окончив это учебное заведение, Брунель вернулся в Англию и поступил в контору своего отца помощником инженера. Это случилось как раз в то время, когда проект знаменитого туннеля под Темзой был закончен и начались подготовительные работы для его сооружения. Проходка туннеля началась в 1825 году, и молодой Брунель занял на стройке должность инженера. Изомбард унаследовал и во многом приумножил талант отца, который был хорошо известен среди корабельных инженеров и владельцев судостроительных верфей, как крупный поставщик блоков и шкивов собственной оригинальной конструкции. Он же первым наладил их производство конвейерным способом.

Строительство первого туннеля под Темзой длилось с некоторыми перерывами до 1843 года. Туннель, построенный под руководством Брунелей, дожил до наших дней, сейчас он используется для прохода поездов лондонской подземки.

Марк Брунель изобрел специальное устройство для проходки туннелей в мягких грунтах. На первых порах работы продвигались довольно быстро, но неожиданные осложнения замедлили темпы проходки.