Ayahnya bekerja di peleburan baja. Pada usia 12 tahun Brearly ia bekerja di pabrik baja tempat ayahnya bekerja. Setelah itu ia menjadi asisten di laboratorium kimia. Ia juga sempat belajar ke pabrik di luar negeri. Setelah itu magang sebagai asisten laboran.
Pada tahun 1908 2 pabrik baja besar di Sheffield setuju untuk membiayai laboratorium riset umum: Brown Firth Research Laboratories, di mana Brearley memimpin proyek itu. Pada tahun 1912 laboratorium tersebut meneliti korosi laras senapan. Masalahnya adalah baja tersebut tidak tahan suhu tinggi. Brearley mulai menguji penambahan kromium ke baja. Penelitian itu berfokus pada penghitungan sejumlah tingkat karbon, kromium, dan besi yang diberikan.
