Müller-Brockmann étudie le graphisme, le design et l'architecture à l'université et à la Kunstgewerbeschule (école des Arts et Métiers) de Zurich. En 1934, il s'installe à Zurich comme designer et illustrateur free lance et ouvre son propre studio en 1936. En 1937, il devient membre du Swiss Werkbund.

Après la seconde guerre mondiale, Müller-Brockmann poursuit son travail de designer et se concentre sur son travail d'illustrateur et de designer d'exposition. En 1950, Müller-Brockmann réalise sa première affiche pour la Tonhalle de Zurich et commence à développer une approche constructiviste du graphisme. À partir de 1952, il se consacre uniquement au graphisme et acquiert la notoriété en tant que graphiste avec son affiche protégez l'enfant pour l'Automobile club de Suisse et ses nombreuses affiches pour la Tonhalle de Zurich.

En 1957, il succède à Ernst Keller comme professeur de graphisme à la Kunstgewerbeschule de Zurich. En 1958, il crée le magazine trilingue Neue Grafik / New Graphic Design / Graphisme actuel avec les designers Richard Paul Lohse, Hans Neuburg et Carlo Vivarelli. En 1967, il devient consultant pour IBM et fonde l'agence de publicité Muller-Brockmann & Co.

Son travail est récompensé par de nombreux prix : en 1988 il est nommé Honorary Royal Designer for Industry par la Royal Society of Arts de Londres ; en 1993, son projet pour les chemins de fer fédéraux suisses est récompensé par le Prix du design suisse (Design Preis Schweiz).

Il décède le 30 août 1996 à Zurich.

Müller-Brockmann est, notamment avec Armin Hofmann, considéré comme l'une des figures marquantes du Style international ou Style suisse. Son travail influencé par le Bauhaus et le constructivisme1 met le plus souvent l'accent sur les éléments typographiques et géométriques. Il utilise surtout des polices sans-serif comme Akzidenz, Univers ou Helvetica2 et met en œuvre un système de grilles pour structurer ses créations3. Müller-Brockmann fait rarement appel à la photographie — le plus souvent en noir et blanc — pour illustrer ses affiches et utilise plutôt des figures géométriques simples (cercles, rectangles, lignes...)

Le travail de Müller-Brockmann est essentiellement abstrait. Ainsi, considérant que la musique est un art abstrait, Müller-Brockmann réussit dans son affiche beethoven de 1955 à suggérer la « musicalité du design »4