Vytvořil vlastní teorii o stavbě sluneční soustavy, v níž sice využil Koperníkova objevu, že planety obíhají kolem Slunce, ale Zemi nechal nepohyblivou uprostřed vesmíru. U Braha tedy vše obíhalo kolem Země jednou za hvězdný den, Slunce navíc kolem Země jednou za rok a planety obíhaly kolem Slunce podle svých drah. K tomu Braha přivedlo hledání odrazu ročního oběhu Země ve zdánlivém posouvání hvězd na obloze - takzvané roční paralaxy.
Vlastním jménem Tyge Ottesen Brahe pocházel ze starého šlechtického rodu v Knudstrupu. Kolem jeho smrti kolují legendy. Podle jedné z nich mu praskl močový měchýř, když se při hostině z úcty k císaři neodvážil odejít na toaletu. Podle jiné zase nechtěl přerušit pozorování zatmění Slunce (v té době ale žádné zajímavé nebylo). Podle historických pramenů Brahe onemocněl po bujaré hostině u Petra Voka z Rožmberka a zemřel zřejmě na selhání ledvin.
Tycho Brahe je pohřben v Praze v Týnském chrámu. Novodobá zkoumání jeho vlasů a vousů zjistila velké koncentrace rtuti. Objevily se teorie, že Brahe mohl být zavražděn, a to dokonce na pokyn dánského krále Kristiána IV., u něhož byl v nemilosti. Loni v listopadu byly ostatky Braha vyzvednuty a zkoumány mezinárodním týmem vědců. Experti potvrdili, že v hrobce jsou pozůstatky astronoma, jeho manželky a také dalších osmi lidí, z toho pěti dětí.