Als Sohn des Schauspielers James Brolin und seiner ersten Frau Jane Cameron Agee wuchs Brolin in Kalifornien auf. Als Schauspieler machte er zuerst in Steven Spielbergs Die Goonies (1985) auf sich aufmerksam.[1] In den folgenden Jahrzehnten spielte er zahlreiche Rollen und trat mehr und mehr aus dem Schatten seines Vaters. Hauptrollen hatte er unter anderem in Hollow Man – Unsichtbare Gefahr (2000) und Melinda und Melinda (2004).