Брюховичи впервые упоминаются в исторических документах 1440 г. Но, по свидетельству археологов, территория поселка была заселена с прадавних времен. Согласно королевской грамоте короля Владислава ІІІ Варенчика, в 1444 г. на берегах речки Брюховчанка было разрешено поселяться "крестьянам, земледельцам и корчмарям". Также тут часто селились беглецы от татарских набегов. В течение всего существования поселок был тесно связан со Львовом и подчинялся городской юрисдикции. Город получал значительную прибыль от брюховичских лесных угодий, бумажных фабрик, мельниц и каменоломней.

По свидетельству бургомистра Мартина Гросваера, во время осады Львова войсками Богдана Хмельницкого и Тугай-бея 5 октября 1648 г. ночью "неприятель не наступал, только сжег городское село Брюховичи, вырезал мужское население, а белоголовый пол забрал в неволю, уничтожив многочисленные имения". За много лет эти потери забылись, так в 1956 г. на перекрестке улиц Широкой и Курортной было установлен памятник... Б. Хмельницкому (N 49.907145 E 23.94794).

После того, как в 1886 г. через Брюховичи проложили железнодорожные пути Львов–Белжец, тут начали активно строить загородные виллы отдыха, пансионаты и засаживать песчаные дюны соснами.

На одной из вилл, которая приналежала инженеру Генрику Зарембе, 1931 г. произошла детективная история: была убита его 17-летняя дочка Эльжбета. В убийстве подозревали экономку Риту Горгонову, которая будто бы была любовницей хозяина. Это дело не только облетела газеты всего мира, но и стало сюжетом для кинофильмов.

В межвоенный период в Брюховичах на склоне Зъявленской горы существовала "скочня" — трамплин для прыжков на лыжах. К сожалению, до нашего времени от не сохранился, а про его бывшее существование напломинает улочка с необычным для украинцев названием Скочня.

Во время немецкой оккупации 1942-1944 гг. Брюховичи находились в пределах разширенной территории города Львова и входили в состав 10-ого участка города "Городской лес". Тогда же в поселке была разведшкола Абвера (сейчас в этом зданиие — Центр математического моделирования Академии Наук, а вокруг — дендропарк).

В 1940-1941 и 1944-1957 гг. Брюховичи были центром Брюховицкого района Львовской области.

Брюховичский лес, к сожалению, известен как место гибели известного украинского композитора Владимира Ивасюка (1979 г.). Официальная версия — самоубийство, — по мнению общественности, сомнительна. По неофициальной версии смерть композитора была убийством, выполненным КГБ. Похороны Владимира Ивасюка 22 мая во Львове превратились на массовую акцию протеста против советской власти.