Brustad var komponist, fiolinist og bratsjist. Som komponist var han en formens mester, la vekt på klarhet i uttrykket, presist profilerte temaer og en velbalansert instrumentering.
Bjarne Brustad begynte å spille fiolin åtte år gammel, og kom allerede som 12-åring inn på Lindemans Musikkonservatorium. Etter ett år fikk han den anerkjente fiolinisten Gustav Fr. Lange som lærer. Han gjorde raske fremskritt og som 17-åring ble Brustad kapellmester ved Tivoli teaters orkester i Kristiania. Men allerede året etter, i 1913, drog han til Berlin der han studerte i ett år med J. Thornberg før han holdt sin debutkonsert i Kristiania 1914. Ett år senere drog han igjen til Berlin og fortsatte fiolinstudiene med Carl Flesch, til han 1918 ble ansatt som konsertmester for Symfoniorkesteret i Stavanger. Det var en god stilling for en ung musiker, men han likte seg dårlig og ble i Stavanger bare ett år. Året etter ble han ansatt ved Filharmonisk Selskaps Orkester som fiolinist, en stilling han hadde i tre år.
Så kom en svært viktig periode av Bjarne Brustads liv. I årene 1922–28 reiste han mye, oppholdt seg i Paris, München og Berlin, og spilte i kortere perioder i forskjellig orkestre og ensembler i Oslo. I denne tiden ble han mer og mer engasjert i komposisjon, og fikk viktige kontakter og impulser fra det europeiske musikklivet. Den internasjonale holdning som preget ham hele livet, ble nok sterkt formet i løpet av disse årene. 1924 debuterte han som komponist med en hel konsert med egne komposisjoner i Kristiania. Det var et betydelig program for en debutant: Suite nr. 1 for orkester, Fiolinkonsert nr. 1, Atlantis, et symfonisk dikt, og to romanser. Han dirigerte selv orkesteret ved konserten, mens Leif Halvorsen var solist i fiolinkonserten. Men selv om det var hans debutkonsert som komponist, hadde han komponert i mange år, og allerede ved debutkonserten som fiolinist i 1914 hadde han egne komposisjoner på repertoaret. Fra 1928 ble han fast ansatt som solobratsjist i Filharmonisk Selskaps Orkester, en stilling han hadde helt til orkesteret stoppet virksomheten i 1944. Han var også med i Filharmonisk Selskaps Strykekvartett, som hadde en betydelig konsertvirksomhet.
I alle disse årene delte han sin arbeidskraft mellom musikeryrket og komponering. Han hadde god kontakt med det internasjonale musikkmiljøet og møtte både Igor Stravinskij og Paul Hindemith. Brustad var svært interessert i Hindemiths musikk og etter hvert også i hans komposisjonsteknikk, men som musiker (Hindemith var bratsjist som Brustad) karakteriserte Brustad ham som tørr og kjedelig. Han traff også Béla Bartòk og ble venn med den ungarske komponisten Zoltán Kodály. I 1934 var han i Budapest på musikkonservatoriet og møtte Bartok, med tanke om å få undervisningstimer med den anerkjente komponisten. Etter å ha sett på et par av Brustads komposisjoner skal Bartok ha sagt at “her har De ingenting å lære”. Men Bartok, som også var folkemusikksamler, var til gjengjeld svært interessert i å få informasjoner om norsk folkemusikk, spesielt felemusikken, skrev Brustad i sin selvbiografi.
Brustad begynte å undervise i komposisjon og instrumentasjon ved musikkonservatoriet i Oslo 1937, og var også en etterspurt privatlærer i komposisjon. Som komposisjonslærer kom han til å påvirke en hel generasjon av norske komponister. Svært mange av dem som startet sin komposisjonsvirksomhet i de 10–15 første årene etter krigen, hadde kortere eller lengre studieperioder med Brustad. Han skrev også en omfattende lærebok i komposisjon i årene 1954–56. Denne læreboken, som består av 14 fyldige kapitler, innledes med en elementær innføring i det musikalske materialet, går videre med behandling av konsonans og dissonans, bitonalitet og polytonalitet – det er ett kapittel om orkestrering, egne kapitler om atonalitet og tolvtonesystemet, og ett kapittel om neoklassisismen. Dessverre ble boken aldri utgitt, men manuskriptet er bevart. De pedagogiske ideene som han hadde utformet i denne boken, fikk derfor ingen betydning for ettertidens komposisjonsstudenter. Han gikk av fra sin stilling som lærer ved musikkonservatoriet 1961. 1971 utgav han selvbiografien Liv og virke i ord og toner.
Brustads komposisjonsstil forandret seg mye gjennom et langt komposisjonsliv. Han begynte sin komposisjonsvirksomhet i en tid da norske komponister i stor grad var preget av den nasjonale senromantiske musikkstilen. Brustad var imidlertid langt mer internasjonalt orientert enn mange andre norske komponister i hans samtid, og hans komposisjoner bar preg av det. Først i 1930-årene kommer det mer nasjonale trekk i hans komposisjoner. Brustad vakte stor oppmerksomhet allerede med sine tidligste komposisjoner. Orientalsk suite for orkester ble fremført 1920 og viste tydelig hans spesielle anlegg for instrumentasjon og behandling av orkesteret. Komposisjonen viste inspirasjon fra den franske impresjonismen. De to første av hans tre fiolinkonserter ble komponert i løpet av 1920-årene og vitnet om hans internasjonale orientering. Den første fiolinkonserten ble fremført på debutkonserten 1924, mens den andre ble uroppført i Bergen 1927 med komponisten selv som solist. Etter hvert ble det rytmiske elementet mer markert i komposisjonene, og en merket en mer neoklassisk musikkstil kombinert med nasjonale trekk. De viktigste komposisjonene i løpet av 1930-årene var Concertino for bratsj og kammerorkester (1932) og Rapsodi for fiolin og orkester (1933). Capricci for fiolin og bratsj fra 1931 viste tydelig den folkemusikalske inspirasjonen, mest i de to mellomsatsene, der klangen fra hardingfela har ansporet ham. I Norsk suite for bratsj og klaver (1926) har satsene følgende titler: Frå Heia – Gamal vise – Springar – Sorgfull vise – Tussedans, og den nasjonale inspirasjonen er tydelig. Også i Eventyrsuite for fiolin (1932) har Brustad latt seg inspirere av norsk folkemusikk og norsk natur.
I løpet av krigsårene komponerte han operaen Atlantis. Ideen til operaen hadde han hatt siden debutkonserten. Det symfoniske diktet med samme tittel ble det musikalske grunnlaget. Etter å ha drøftet muligheten for å få skrevet en libretto med flere forfattere, bestemte han seg for å skrive den selv, og 1942 var librettoen ferdig og komposisjonsarbeidet begynte. Brustad oppfattet Atlantis som et av sine hovedverk, men operaen er aldri blitt satt opp på noen operascene. Etter krigen gikk han ikke tilbake til stillingen i Filharmonisk Selskaps Orkester, men valgte å vie resten av sitt liv til komponeringen. Han skrev selv om overgangen til en fri skapende tilværelse som ofte var preget av dårlig økonomi: “Men mitt kjære arbeide som jeg nu kunne gå helt inn for, bar meg over vanskelighetene, og jeg gikk en herlig tid i møte.” Det kom også til uttrykk i en aktiv produksjonen. I selvbiografien fra 1971 så han tilbake på sitt komposisjonsvirke, og skrev om denne perioden: “I løpet av 10 års tid ble det viktigste av min samlede produksjon til: operaen ble ferdigskrevet, det fulgte tre symfonier og diverse annen musikk for orkester, en del kammermusikk, deriblant Serenade for fiolin, klarinett og fagott (trio nr. 2), Sonate for fiolin og klaver, Fanitulsuite.”
Et karakteristisk trekk ved norsk musikk fra de første etterkrigsårene var den sterke nasjonale påvirkningen. Det gjaldt også for Bjarne Brustad, og en merker det spesielt i Fanitullsuite for fiolin fra 1946. De tre første symfoniene ble skrevet over en kort periode fra 1948 til 1953. Komponisten fortalte at de var et uttrykk for den urolige og oppskakede tilværelse som etterkrigstiden representerte. Virkelighetsopplevelsene fra krigen, og ikke minst frykten for atombombens mulighet for totalødeleggelse, var så skremmende, at han som kunstner måtte gi uttrykk for sine tanker. I den første symfonien benytter han en sopran som stilles mot hele orkesteret “som symbol på enkeltindividets fortvilte kamp mot de voldsomme masser som truende velter frem og med ubønnhørlig makt knuser alt på sin vei”.
I komposisjonene fra 1950-årene orienterte Brustad seg igjen i mer internasjonal retning. Flere av komposisjonene var preget av mer modernistiske stiltrekk, der Bartok og Stravinskij var viktige inspirasjonskilder. Men tolvtoneteknikken som flere norske komponister orienterte seg mot i denne tiden, var han ikke interessert i å ta i bruk. I Strykekvartett nr. 3 (1959) har de tre satsene fått følgende titler: Punkt-linje – Klangcapricer – Bevegelse. Punkt-linje er uttrykk for klanglige kontraster; pizzicato er punkt, mens det horisontale linjespillet er linje. Både i denne satsen og i den andre satsen søkte Brustad en tilnærming til samtidens modernistiske klangorienterte komposisjonsstil. I løpet av 1960-årene og frem til hans død i 1978, komponerte han flere store verk. De viktigste var Fiolinkonsert nr. 4 fra 1961 (han skrev aldri ferdig fiolinkonsert nr. 3), Konsert for klarinett og strykere (1969) og de siste fire symfoniene, nr. 6, 7, 8 og 9. Han forlot helt tidens modernistiske strømninger, og de siste komposisjonene hans hadde en lettere, mer musikantisk karakter, og Serenade for blåsekvintett fra 1969 er av hans lettest tilgjengelige komposisjoner.
Brustad var svært aktivt med i organisasjonsarbeid særlig de første årene etter krigen. Han var bl.a. medlem av Hovedkomiteen for landets musikkliv, som ble opprettet på initiativ fra Norsk Musikerforbund. Hovedkomiteen som begynte sitt arbeid 1946 skulle utarbeide en samlet plan om symfoniorkestrene, opera i Oslo, konserthus i Oslo, og en musikkhøyskole i Norge. Brustad ble formann i Høyskolekomiteen, og la allerede 1947 frem en innstilling om en musikkhøyskole i Norge. Innstilling som var ført i pennen av Brustad, viste til behov, presenterte undervisningsplan, drøftet lærerkrefter, elevtilgang og husspørsmålet. Han var formann for Statens musikerkomité i perioden 1945–50. Han ble medlem av Norsk Komponistforening 1928, og fra 1951 fikk han Statens kunstnerlønn.