Adrien et Raphaël se sont connus à l'école avant de créer le groupe Hangover en 2000 avec Karim Réveillé. Ils composent alors exclusivement en français. C'est Luis Rego, un proche de la famille, qui prête sa première guitare à Adrien Gallo, lui montre quelques accords et lui dit d'écouter Jimi Hendrix et du jazz manouche. Alors que la nouvelle formation recherche un nouveau guitariste, Félix Hemmen, séduit par leur musique, se propose à l'issue d'un concert poussé par son père et est accepté.

Quelques années plus tard, Raphaël Delorme quitte le groupe, tandis que celui-ci change de nom et signe un premier contrat avec une maison de disques.

Le groupe prend le nom de BB Brunes, qui tire son origine à la fois de la chanson de Serge Gainsbourg, Initials BB, du boulevard Brune à Paris, où le groupe répète à l'époque et de la chanson Dame brune de Barbara. Les influences musicales que revendique le groupe sont les groupes punk et rock des années 1960 à 1980 dont The Strokes et The Clash, et les chanteurs et chanteuses comme Serge Gainsbourg, Pete Doherty, Étienne Daho, Amy Winehouse, Ray Charles, David Bowie ou encore Jacques Dutronc. Aujourd'hui, Adrien Gallo compose et écrit la musique et les paroles.

Les BB Brunes font leurs premières scènes en mai 2005 au Gibus, salle de spectacle parisienne à l'occasion d'un « Rock'n'roll Friday » en compagnie de plusieurs autres groupes de jeunes musiciens. L'année suivante, leur premier single intitulé Le Gang sort, suivi d'un album, Blonde comme moi, de deux nouveaux singles en 2007 ainsi que d'une réédition de Blonde comme moi incluant quelques bonus dont des fonds d'écran.

Bérald Crambes intègre le groupe BB Brunes en 2007 en tant que bassiste après la sortie de l'album Blonde comme moi grâce à une annonce lancée sur Myspace.

La même année, le groupe est choisi par la marque de vêtements H&M pour animer la soirée de présentation d'une nouvelle collection, à Rome, en octobre. Le groupe interprète à cette occasion, en anglais, plusieurs chansons de l'album, devant 700 invités.

Leur tournée 2008 annonce cinq nouvelles chansons : Try Your Knees (ou Manivelle), Seul ou Accompagné, Bouche B, Le ska et Cavalier Noir. Ils chantent aussi le morceau Summer Days de leur ancien groupe Hangover, avec lequel ils participent au tremplin/festival Emergenza en 2005. En juillet 2008, le groupe se fait huer sur la scène du festival de Dour: les quatre musiciens reçoivent un accueil de sifflets et une pluie de déchets. Malgré cela, le groupe décide de continuer à jouer mais termine le concert 15 minutes avant la fin programmée. Le rappel n'est donc pas entamé.

Le groupe remporte une Victoire de la musique 2009 dans la catégorie Révélation scène de l'année, catégorie dans laquelle sont nommés à leurs côtés Micky Green, Moriarty, Sefyu et The Dø. La même année, leur chanson Cavalier Noir figure dans la BO française du film Twilight, chapitre II : Tentation

Le 16 novembre 2009, le deuxième album des BB Brunes, Nico Teen Love est dans les bacs et le single homonyme sort au second trimestre 2010. Le titre évoque l'adolescence et l'amour comme une drogue ; le groupe tenait à faire ce CD en guise d'adieu à l'adolescence. Le 15 novembre 2010 paraissent un EP en anglais et une édition collector de l'album Nico Teen Love, avec un deuxième CD contenant des exclusivités en anglais et en français, des morceaux enregistrés en concert, des sessions de travail et des versions acoustiques.

Dans un entretien donné par le groupe, les BB Brunes annoncent qu'ils prévoient d'enregistrer leur troisième album fin 2011, là où ils ont enregistré Nico teen love. Ils ont aussi précisé qu'ils continueraient à écrire en anglais,, « sans aucune prétention commerciale ». L'album Long Courrier sort à l'automne de l'année suivante, en septembre 2012.

En 2011, le groupe participe à l'album de reprises de chansons d'Alain Bashung intitulé Tels Alain Bashung en interprétant Gaby oh Gaby.

Le premier CD/DVD live du groupe, enregistré à l'Olympia, l'Alhambra et au festival du Printemps de Bourges, sort le 24 octobre 2011.

Leur titre Casanova, première chanson qu'Adrien Gallo compose au piano, est choisi en 2012 pour le film Astérix et Obélix : Au service de sa Majesté.