Brian Randolph Greene naît le 9 février 1963 à New York. Il étudie la physique à l’université Harvard, où il obtient son diplôme en 1984, puis poursuit ses recherches à l’université d’Oxford grâce à une bourse Rhodes. Il y soutient son doctorat en 1987, dans le domaine de la physique théorique.
Après des recherches postdoctorales, il rejoint l’université Cornell en 1990, puis l’université Columbia, à New York, en 1996. Ses travaux portent principalement sur la théorie des supercordes, qui cherche à décrire les particules et les interactions, y compris la gravitation, dans un cadre quantique unifié. Il s’intéresse particulièrement à la géométrie des dimensions supplémentaires et aux espaces de Calabi-Yau employés dans certaines compactifications.
En 1990, avec Ronen Plesser, il présente une construction importante de paires de variétés de Calabi-Yau reliées par la symétrie miroir : deux géométries différentes peuvent conduire à des descriptions physiques équivalentes. En 1993, ses travaux avec Paul Aspinwall et David Morrison éclairent les transitions dites de flop, dans lesquelles la topologie de l’espace compactifié peut changer sans rendre la description physique incohérente. Ces recherches contribuent au dialogue entre théorie des cordes et géométrie algébrique.
Greene acquiert une large notoriété avec The Elegant Universe, publié en 1999 et traduit sous le titre L’Univers élégant. Il poursuit cette entreprise avec The Fabric of the Cosmos, en 2004, et The Hidden Reality, en 2011. Les adaptations télévisées des deux premiers ouvrages, présentées par lui dans la série NOVA, élargissent encore son audience. Avec la productrice Tracy Day, il cofonde le World Science Festival, dont la première édition se tient à New York en 2008.
Dans Until the End of Time, paru en 2020, Greene élargit son propos aux origines de la vie, à la conscience, à la culture et à la recherche humaine de sens dans un univers évolutif. Son activité associe ainsi recherche mathématique, présentation des grandes théories physiques et réflexion naturaliste. Il importe toutefois de distinguer les résultats établis qu’il expose des propositions encore non confirmées, notamment la théorie des cordes comme description de notre monde et les différentes hypothèses de multivers.