Поступил на службу 25 апреля 1907 фаненюнкером 3-го (Бранденбургского) егерского батальона. Участник Первой мировой войны; с 2.8.1915 адъютант своего батальона, в 1915—1917 командир роты 3-го резервного егерского батальона. Был тяжело ранен в битве под Верденом, отправлен в госпиталь. Был прикомандирован к Генеральному штабу, с 1917 служил в штабе VII, с 1918 — IV армейского корпуса. В 1919 году прикомандирован к штабу Добровольческого корпуса «Дона» (или «Меве»).
С 1.1.1919 командир роты 30-го пехотного полка рейхсвера, с 1.10.1920 — 8-го пехотного полка. В 1921 переведен в Имперское военное министерство, с 1.4.1922 — в штаб командующего пехотой 3-й дивизии. С 1.10.1924 служил в штабе 2-й дивизии, с 1.3.1930 — в штабе командующего пехотой 2-й дивизии. 1.10.1931 переведен в 9-й пехотный полк, а 1.2.1932 возглавил его 1-й батальон, расквартированный в Потсдаме. С 1.3.1934 командир 8-го пехотного полка. С 1 марта 1938 командир 23-й пехотной дивизии (со штабом в Потсдаме). Придерживался антинацистских политических взглядов, участник заговора против Адольфа Гитлера в 1938 году, потерпевшего неудачу из-за того, что Великобритания и Франция на конференции в Мюнхене удовлетворили территориальные претензии Германии к Чехословакии, что резко подняло авторитет фюрера среди населения. Был одним из наиболее решительных противников Гитлера в военном руководстве. Известны факты защиты им евреев — так, он оставил на военной службе своего подчинённого Вальтера Гольдберга и в 1940 году помог его отцу-еврею избежать отправки в концлагерь.
В сентябре 1939 года воевал в Польше. С 1 июня 1940 командир 28-го армейского корпуса, участвовал во втором этапе немецкого наступления во Франции. С 21 июня 1940 — командир 2-го армейского корпуса, в состав которого входили дивизии, сформированные на севере Германии (в Померании, Мекленбурге, Бранденбурге, Западной Пруссии, Шлезвиг-Гольштейне, Ольденбурге). Летом 1941 года во главе своего корпуса, вошедшего в состав 16-й армии группы армий «Север», отличился в боях под Каунасом.
В 1942 году корпус под его командованием вёл тяжёлые бои под Демянском. Российский историк Андрей Васильченко так характеризовал Брокдорфа-Алефельда:
С 8 февраля по 21 апреля 1942 года войска Брокдорфа-Алефельда находились в окружении, в «Демянском котле» (по советской версии), в «крепости Демянск» (по официальной версии Гитлера) или в «графстве Демянск» — как эту территорию называли военнослужащие корпуса, имея в виду дворянский титул своего командира. В его подчинении, кроме дивизий корпуса, находилась и дивизия СС «Мёртвая голова». Её командир СС-обергруппенфюрер Теодор Эйке обвинял генерала Брокдорфа-Алефельда в том, что он намеренно направлял «эсесовцев» на самые сложные участки фронта, чтобы максимально их ослабить. 21 апреля 1942 года боевой группе под командованием генерала Вальтера фон Зейдлица-Курцбаха удалось прорваться к окружённому 2-му армейскому корпусу, и 1 мая 1942 года между корпусом и группой Зейдлица была установлена телефонная связь
По итогам боёв в окружении командование 2-го армейского корпуса издало обращение к солдатам, в котором, в частности, говорилось:
Однако и после этого войска Брокдорфа-Алефельда продолжали вести тяжёлые бои в полуокружении. 27 июня 1942 года генерал был награждён Дубовыми ветвями к Рыцарскому железному кресту. По словам Андрея Васильченко,
В ноябре 1942 года из-за тяжёлой болезни он сдал командование корпусом и был отправлен на лечение в Германию. Однако так и не выздоровел, в связи с чем 201.1943 года зачислен в резерв чинов при ОКХ. Скончался в военном госпитале № 123 в Берлине-Целендорфе.