Erste Siedlungsspuren in Brötzingen deuten auf die Zeit 2000 vor Chr. hin. Später gab es im Stadtteil eine Burg, die vermutlich von 90 n.Chr. bis zum Limesfall 263 bewohnt wurde. Vom 15 Jh. bis ins 19 Jh. wurde vor allem an den Hängen des Wallbergs Weinbau betrieben. Ebenso hatten die Brötzinger auch Glück mit dem Ackerbau, den der fruchtbare Boden machte Brötzingen zu einem reichen Bauerndorf.
Dennoch erlebte der Ort mehrmals große Überschwemmungen und einige Großbrände. Dadurch entstand der bauliche Wandel, weg von den Bauernhöfen hin zu städtischen Wohnhäusern.
Die aufblühende Schmuck- und Uhrenindustrie beschleunigte diesen Trend. Es entstanden viele Bauten im Wilhelminischen Stil, später fuhr sogar eine elektrifizierte Straßenbahn durch Brötzingen, vom Leopoldplatz bis nach Ittersbach. Der alte Bahndamm dient nun als Radwanderweg.
Das Wahrzeichen der Stadt ist die 1909 bis 1912 erbaute Christuskirche. Die Martinskirche dagegen wurde profaniert und bildet nun den Kern des Pforzheimer Stadtmuseums.
Nach dem Luftangriff am 23. Februar 1945 blieben trotz großer Zerstörung Pforzheims viele Bauten in Brötzingen stehen, sodass dieser Stadtteil als "Ersatz-" Altstadt Pforzheims bezeichnet wird. Im Stadtteil Brötzingen steht der künstlich aufgeschüttete Berg "Wallberg". Dort wurden die Gebäudetrümmer abgeladen. Die Stelen oben auf dem Berg sollen als Mahnmal daran erinnern welches Unheil ein Krieg mit sich bringt.
