Родился в семье купца первой гильдии Макса ( Меера-Гозиаса ) Павловича Брика и Полины Юрьевны Сигаловой. Получил юридическое образование. В 1912 году женился на Лиле Юрьевне Каган. В 1915 году состоялось знакомство Бриков с В. В. Маяковским. Издал поэмы Маяковского «Облако в штанах» и «Флейта-позвоночник». С 1918 года Брики и Маяковский жили одной семьёй.
С 1916 года Осип Брик занимался филологией и журналистикой. Один из организаторов ОПОЯЗ (Общество изучения поэтического языка). Участник художественных объединений левого искусства (комфуты, МАФ, ЛЕФ, РЕФ). В 1919—1921 гг. служил в ЧК и состоял в партии большевиков.
Теоретик и идеолог ЛЕФа, создатель теорий социального заказа, производственного искусства, литературы факта. Повесть «Не попутчица» (1923) вызвала бурные дискуссии. Автор острых полемических статей «Против творческой личности», «Почему понравился „Цемент“», «Разгром Фадеева».
В 1926 году написал в соавторстве с В. Маяковским пьесу «Радио-октябрь». Также в соавторстве с Маяковским написал ряд литературных манифестов.
В 1930-х «уходит в тень», пишет статьи о Маяковском, рецензии, ведёт литкружок. Произведения Брика до середины 1990-х гг. не переиздавались.