Решение Брюкке стать ученым-медиком было вызвано отнюдь не отсутствием художественного таланта. Брюкке не бросил занятия искусством: он опубликовал книги о теории изобразительного искусства, физиологии цвета в прикладном искусстве, передачи движения в живописи, которые закрепили за ним репутацию знатока. Эрнст продолжал изучать технику живописи, путешествовал по Италии, коллекционировал Мантенью, Бассано, Луку Джордано, Риберу, а также голландские пейзажи и германские готические полотна. Некоторые из картин будут годами висеть в его будущей лаборатории вперемешку с профессорской коллекцией анатомических диапозитивов и гистологических образцов.
Эрнст Брюкке образование получил в Берлинском и Гейдельбергском университетах. В 1848 году он профессор Кёнигсбергского университета. Спустя год Брюкке, которого хотели заполучить научные учреждения всей Европы, был переведен из Кёнигсберга в Венский университет и получил необычайно высокий оклад — две тысячи гульденов в год (восемьсот долларов). Ему было предоставлено под кабинет просторное помещение в здании дворца Жозефиниум с живописным видом на город. Однако профессор Брюкке приехал в Вену не ради комфорта и красочных пейзажей. Он отказался от прекрасной квартиры, поселился в старой мастерской без водопровода и газа — подручный рабочий носил в ведрах воду из водоразборной колонки во дворе и ухаживал за подопытными животными. Брюкке сам превратил обветшавшее старое здание в прекрасный храм науки и выдающийся Институт физиологии в Центральной Европе.
Институт физиологии, составляющая часть клинического колледжа Венского университета, занимал помещение бывших оружейных мастерских на углу Верингерштрассе в квартале от растянутого комплекса больницы и по диагонали от Обетовой церкви и самого университета. Стены двухэтажного здания института были такого же серого цвета, как и некогда отливавшиеся в нем пушки. Во второй половине здания, тянувшегося на целый квартал, находилась анатомичка, где первые два года студенты исследовали трупы. Поднявшись по Бергассе — одной из самых крутых венских улиц, и завернув за угол Шварцшпаниерштрассе, можно было пройти под аркой и коротким проходом во внутренний двор. Справа была аудитория, где каждое утро с одиннадцати до полудня профессор Брюкке читал лекции. Ниши в стенах аудитории были заставлены лабораторными столами с различными препаратами, электрическими батареями, книгами. Здесь же маячили фигуры студентов, склонившихся над микроскопами. Когда Брюкке приходил на лекцию, они покидали на час свои рабочие места и слонялись без дела, ибо других помещений не было.
В следующем помещении находилась небольшая лаборатория, в которой работали помощники профессора Брюкке Эрнст Флейшль и Зигмунд Экснер, выходцы из титулованных австрийских семей. В угловом помещении здания располагался мозговой и нервный центры института — бюро, рабочий кабинет, лаборатория и библиотека профессора Брюкке, который восседал за рабочим столом, разглядывая вошедших голубыми холодными глазами. Студенты говорили, что один его взгляд способен заморозить любую рыбу, выловленную в Дунае. Голову профессора прикрывал неизменный шелковый берет, ноги были укутаны шотландским пледом, а в углу стоял скромный прусский зонт, с которым он не расставался даже в самые ясные летние дни, прогуливаясь утром по Рингу.
В этом институте он успешно проработал 33 года и, благодаря универсальным дарованиям, создал себе имя великолепными работами в области физиологии мышечной и нервной ткани, пищеварения, крови, зрения. Брюкке много внимания уделял вопросам физиологии звуковой речи. Им написаны работы «Основные черты физиологии и систематики речевых звуков для лингвистов и учителей глухонемых» (1856), «Новый метод фонетической транскрипции» (1863) и ряд трудов по прикладной физиологии зрения. Он выпустил «Учебник физиологии» в двух томах.
В Институте физиологии профессора Брюкке вместе с Гельмгольцем, Дюбуа-Реймоном и К. Людвигом работал ассистентом Фрейд. Сначала он изготавливал диапозитивы для лекций своего шефа, затем под руководством Брюкке выполнил четыре оригинальных исследования и опубликовал их. В 1877 году, когда Фрейду шел двадцать первый год, он написал статью относительно нервных окончаний в позвоночнике миног. В следующем году были опубликованы его исследования, касающиеся нервных окончаний в хребте простейших рыб, а затем «Центральный вестник медицинских наук» поместил его заметки о методе анатомической подготовки для исследования нервной системы. Он также провел исследование структуры нервных тканей и нервных клеток речных раков.
