Brenner získal Nobelovu cenu za medicínu v roku 2002 spolu s britskými vedcom Johnom Sulstonom a americkým bádateľom Robertom Horvitzom. Ocenenie im udelili za prácu na programovanej bunkovej smrti, čo je základ pre pochopenie rakoviny, AIDS a iných chorôb, ako aj za ich prelomový výskum vývoja orgánov.
Medzi Brennerove úspechy patrí ustanovenie hlístovcov ako modelového organizmu pre analýzu delenia buniek, zrelosti buniek a vývoja orgánov.
Brennerova vedecká kariéra sa začala štúdiom na Witwatersrandskej univerzite v Juhoafrickej republike, kde sa aj narodil a vyrastal. Neskôr pokračoval v kariére na výskumných ústavoch v Británii a USA. Niekoľko desaťročí úzko spolupracoval so singapurskými vedcami. Medzi svojimi kolegami bol považovaný za prezieravého a tvorivého vedca s dobrým zmyslom pre humor.