Detlev Brunner studierte an der Ludwig-Maximilians-Universität München und der TU Berlin Geschichte und Soziologie. Auf die Promotion im Jahr 1991 folgten Tätigkeiten an der Ruhr-Universität Bochum, der Universität Rostock und dem Institut für Zeitgeschichte München-Berlin. 2004 habilitierte er sich in Rostock mit dem Thema "Der Schein der Souveränität. Landesregierung und Besatzungspolitik in Mecklenburg-Vorpommern 1945-1949". Ab dem Wintersemester 2010 übernahm er die Vertretung des Lehrstuhls für Neuere und Zeitgeschichte am Historischen Seminar der Universität Leipzig. Derzeit arbeitet er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am dortigen Lehrstuhl für Deutsche und Europäische Geschichte des 19. bis 21. Jahrhunderts.