Dopo studi di scultura all'Accademia di Bucarest lavorò a Vienna e Monaco (1899-1904) per trasferirsi poi a Parigi, dove frequentò gli studi di A. Mercié e di Rodin.
L'opera Il bacio (1908, Craiova, Muzeul de Artà, replicata più volte) segnò una svolta antinaturalistica e antiromantica del suo lavoro, da allora orientato verso una stilizzazione delle forme in volumi chiaramente ed essenzialmente conchiusi; su questa linea, mirando all'individuazione di un nucleo originario, ideale e concreto al tempo stesso, Brancusi arrivò alla definizione di forme pure, impersonali, primordiali, ottenute attraverso una progressiva e sistematica eliminazione di attributi accessori.
Nel 1908 strinse amicizia con Modigliani, Satie e Duchamp; nel 1913 espose tre sculture alla mostra dell'Armory Show di New York.
Dal 1914 al 1918 creò una serie di sculture in legno che testimoniano il suo interesse per il primitivismo; tra le altre ricordiamo:
Il figliol prodigo, 1915, Philadelphia, Philadelphia Museum of Art; Strega, New York, Guggenheim Mus.Cariatide, 1914, Cambridge, Fogg Art Museum.
Dopo la prima guerra mondiale accentuò nelle sue opere il gusto per l'astrazione, alla ricerca della forma-tipo, della forma genitrice, «punto di incontro del principio e della fine»; e guardò alla scultura egizia, cicladica, messicana, tutte interpretabili in chiave primitivista, riassorbendo però tutte le suggestioni in una unità stilistica esemplare (Mademoiselle Pogany, 1913-33, bronzo, diciassette versioni; Il neonato, 1915-20, bronzo, sette versioni; Uccello nello spazio, 1919-40, bronzo, ventidue versioni; Il gallo, 1924-49, legno, sei versioni; Colonna senza fine, 1937, che venne posta vicino al suo villaggio natio nei Carpazi, a Tirgu Jiu).
Nel 1926,1928 e 1939 fu negli Stati Uniti; nel 1937 tornò in Romania, dove eseguì sculture per il giardino pubblico di Tirgu Jiu, e fu in India, dove progettò un tempio della meditazione per il maragià di Indore.