Actor aficionado, se convirtió en miembro de las Sociedades Dramáticas Científicas y para Aficionados, y también contribuyó a la biografía de su padre escrita por su hermano.
Con sus primeros trabajos, Brunel sentó las bases del diseño del futuro túnel bajo el Canal de la Mancha, período en el que inventó un procedimiento de investigación geológica que todavía se usa en la actualidad.
En 1866, llevó a cabo un estudio geológico del fondo del estrecho partiendo de Dover, utilizando un perforador por gravedad que inventó para este propósito.
Gracias a estos estudios, Henry Marc Brunel comprobó que el afloramiento calcáreo era continuo en el fondo del estrecho, demostrando así la viabilidad de construir un túnel excavado bajo el Canal de la Mancha.
Al igual que su padre, Henry Brunel también diseñó un barco a motor, el SS Chauncy Maples, que se construyó en Glasgow en 1899 y se transportó por tierra al lago Nyasa en África, donde sirvió durante más de cien años como hospital flotante, siendo la embarcación motorizada más antigua que ha navegado en África.