גרעין המייסדים נוצר מאיחודן של שלוש פלוגות של 'הקיבוץ המאוחד': 'קיבוץ ווהלין', שעלה מפולין בשנת 1925 וקיבל הכשרה בחדרה, 'קיבוץ ליטא', שעלה מליטא בשנת 1926 שקיבל הכשרה ברחובות, וקיבוץ 'מעיין' שעלה מרוסיה בשנים 1926-1925 וקיבל הכשרה בנס ציונה. חברי הפלוגות היו מיוצאי תנועת 'החלוץ' ושתי הפלוגות הראשונות היו בחו"ל בחוות הכשרה.
ביולי 1928 עלה הקיבוץ על הקרקע. חיזוק משמעותי קיבלו המתיישבים עם הצטרפות עולים מקבוצת 'חירות' מגרמניה. בשנים הראשוונות, למרות בעיות תעסוקה קשות, גבעת ברנר, ששאפה להיות 'קיבוץ גדול וגדל', קלטה חלוצים רבים מפולין, מגרמניה, מליטא, מרוסיה, מאיטליה וממדינות נוספות. מרבית חברי הקיבוץ עבדו בעבודות חוץ בפרדסי רחובות, בים המלח ובתחנת הכוח בנהריים. המשק החקלאי של הקיבוץ התפתח גם הוא וכלל גן ירק, פרדס, רפת ולול. במקום הוקם גם מפעל השימורים 'רימון' - חלוץ התעשייה הקיבוצית. במלאת עשרים שנה להיווסדו מנה הקיבוץ כ-800 חברים, ומלבד הפעילות המשקית התנהלה בו פעילות תרבותית וספורטיבית עשירה.
לפני הקמת המדינה היה במקום בסיס של הפלמ"ח. אנשי ה'הגנה' מהיישובים הסמוכים התאמנו במקום.
בשנת 1952 בעקבות הפילוג בתנועת 'הקיבוץ המאוחד', עברה גבעת ברנר פילוג קשה. כמאה משפחות עברו לקיבוץ נצר סרני הסמוך. ענפי משק רבים כמעט קרסו, חיי התרבות המפותחים נפגעו והפיתוח של הקיבוץ נבלם לתקופה ארוכה. במרוצת הזמן התאושש הקיבוץ. בשנות השבעים מנה הקיבוץ כ-1,800 תושבים והיה אז הקיבוץ הגדול בישראל.