Die erste Besteigung des Brockens ist im Jahr 1572 nachgewiesen. Der Nordhäuser Arzt Johannes Thal beschrieb in seinem Buch erstmalig die Flora des Brocken. Graf Christian Ernst zu Stolberg-Wernigerode, zu dessen Herrschaftsgebiet der Brocken gehörte, ließ 1736 auf dem Gipfel das so genannte Wolkenhäuschen und auf der nach seinem Sohn benannten Heinrichshöhe ein Unterkunftshaus zum Schutz der Brockenreisenden erbauen. Das erste Gasthaus unmittelbar auf der Brockenkuppe wurde 1800 erbaut. Eine Höhenvermessung des Brocken durch den preußischen Generalstab ergab 1850 die auch heute noch gültige Höhe von 1141 m. Am 23. Juli 1859 brannte das Brockenhaus nieder. 1862 wurde das neue Brockenhotel eingeweiht. Professor Albert Peter richtete auf dem Berg den ersten deutschen Alpengarten auf 4600 m² ein, die vom Fürstenhaus Stolberg-Wernigerode als Eigentümer kostenlos zur Verfügung gestellt wurden. Der Bau der ersten Wetterwarte auf dem Brocken erfolgte 1895. Die Schmalspur-Eisenbahnlinie der Brockenbahn wurde am 27. März 1899 eröffnet. Der Brockenbahnhof ist heute mit 1125 m der höchste Schmalspur-Bahnhof (1000 mm Spurweite) in Deutschland.

Im Jahr 1935 gelang die erste Fernsehübertragung vom Brocken mit einem mobilen Sender. Im Jahr darauf wurde der erste Fernsehturm der Welt auf dem Berg erbaut. 1937 wurde der Brocken zusammen mit Wurmberg, Achtermann und Acker-Bruchberg-Grad zum Naturschutzgebiet Oberharz erklärt. Die heutige Wetterwarte nahm 1939 ihren Betrieb auf. Bei einem Luftangriff der US-Luftwaffe wurde das Brockenhotel am 17. April 1945 durch Bomben zerstört. Von 1945 bis zum April 1947 war der Brocken durch Truppen der USA besetzt. Danach erfolgte im Zuge eines Gebietsaustausches (Festlegungen der Jalta-Konferenz) die Übergabe an die sowjetische Besatzungszone. Die Ruine des Brockenhotels wurde 1949 gesprengt. Von 1948 bis 1959 ist eine Teilfläche des Brockens wieder für Touristen zugänglich, allerdings mit Passierschein. Die Vergabe von Passierscheinen wurde großzügig gehandhabt. Ab August 1961 wird der Brocken, der im unmittelbaren Grenzgebiet der DDR zur BRD lag, zum militärischen Sperrgebiet erklärt und war somit für die Bevölkerung nicht mehr zugänglich. Der Gipfel wurde stark militärisch ausgebaut. Die Sicherung des Areals oblag den Grenzsoldaten der 5. Grenzkompanie Schierke, die in Zugstärke auf dem Gipfel stationiert waren. Als Unterkunft diente ihnen der Brockenbahnhof. Der Brocken wurde umfangreich für Überwachungs- und Spionagezwecke genutzt. Auf dem Gipfel befanden sich zwei große und leistungsfähige Abhöranlagen. Eine gehörte dem sowjetischen Militärgeheimdienst GRU und war damit zugleich der westlichste Vorposten Moskaus, die andere war der Hauptabteilung III. des Ministerium für Staatssicherheit der DDR unterstellt. Die Objekte trugen Tarnnamen: "Jenissej" und "Urian". Mit der deutschen Wiedervereinigung wurden ab 1990 schrittweise die Grenzsicherungsanlagen sowie die militärischen Anlagen abgebaut. Der letzte russische Soldat verließ den Brocken am 30. März 1994. Die Brockenkuppe wurde mit Millionenaufwendungen renaturiert. Sie ist vor allem ein beliebtes touristisches Ziel für Harzbesucher.