Nació en Villagarcía de Arosa (Pontevedra) en 1947, cursó el bachillerato en Zamora y la licenciatura en Ciencias (sección de Físicas) en la Universidad Complutense de Madrid. Terminada la misma, realizó una estancia de un año en la Universidad Libre de Bruselas, en el grupo que dirigía el Profesor Ilya Prigogine, Premio Nóbel de Química. De vuelta a España, se incorporó a la Universidad de Sevilla, donde ha desarrollado toda su carrera docente e investigadora, excepto sus estancias en diversas universidades europeas y americanas.

Su actividad investigadora se extiende a diferentes campos de la física estadística (teoría de líquidos, transiciones de fase y fenómenos críticos, procesos estocásticos, vidrios estructurales, teoría cinética, gases granulares, tráfico vehicular, sistemas confinados). Es autor de más de 200 publicaciones en revistas internacionales de Física de gran prestigio e impacto, así como de tres libros de texto de su especialidad. Ha sido responsable de numerosos proyectos de investigación nacionales e internacionales.

Javier Brey ha dirigido 20 tesis doctorales, siete de cuyos autores han llegado a catedráticos de universidad y otros varios son profesores titulares. También ha participado en numerosos comités de organización de congresos y de evaluación de proyectos de investigación, ha sido censor de las principales revistas de física y miembro del comité editorial de algunas, todo ello a nivel internacional. A nivel nacional, fue fundador de las reuniones de Física Estadística (FISES) de las que ya se han efectuado con gran éxito 24 ediciones.