Brey übersiedelte 1798 nach München, wo er im Wagner-Bräu unter Sebastian Seidl eine Brauerlehre begann. Nach erfolgreichem Abschluss vermutlich 1803 absolvierte er bis 1810 seinen Militärdienst und arbeitete anschließend als Braumeister in der Gräflich zu Törring’schen Brauerei in Seefeld (Oberbayern).

Im Oktober 1818 kaufte Brey von den Eheleuten Matthias und Maria Arzberger für 44 500 Gulden das Löwenbräu-Anwesen samt Braurecht in der Löwengrube in München. Er baute die Kapazitäten der Brauerei kontinuierlich aus, stieß allerdings an bauliche Grenzen und erwarb 1827 ein 2,5 Hektar großes Grundstück an der Nymphenburger Straße in München, wo er ein Brau- und Sudhaus, zwei Lagerkeller und einen Sommerkeller errichtete. Infolge eines Konflikts seit 1840 mit dem Verein der Münchner Brauer und dem Magistrat der Stadt München über den unrechtmäßigen Betrieb einer zusätzlichen Sudpfanne erwarb Brey 1843 die Münchner Brauerei Filserbräu für 60 000 Gulden mit einem weiteren Braurecht, das er 1846 auf die Brauerei Nymphenburger Straße übertrug. Im Sudjahr 1849/50 setzte er sich mit 45 000 Hektolitern Ausstoß an die Spitze der Münchner Brauereien. Ab 1840 nutzte Brey mit dem Bau der Eisenbahnstrecke nach Augsburg auch die Chance, über die Stadtgrenzen Münchens hinaus sein Bier zu vertreiben.

Bereits vor 1827 sorgte Brey für eine moderne Ausstattung seiner Brauerei mit einem eigenen Eiskeller und einer Dampfmaschine. Ab 1848 unterstützte Brey, wie andere Münchner Unternehmer, die revolutionäre Bewegung; er gehörte mit seinem Sohn Ludwig dem linksliberalen Vaterländischen Verein an. Von 1830 bis 1841 war er Vorsitzender des Vereins der Münchner Brauer und engagierte sich mit anderen Münchner Bierbrauern bei Bierpreisverhandlungen und weiteren Eingaben des Vereins an den Stadtmagistrat München. Einige Jahre gehörte er dem Kollegium der Gemeindebevollmächtigten der Stadt München an. 1851 zog sich Brey aus gesundheitlichen Gründen aus dem aktiven Geschäft zurück, verkaufte die Brauerei für 150 000 Gulden an seinen Sohn Ludwig und verbrachte seine letzten Lebensjahre auf seinem Gut in Gern (heute München-Gern).

Unter Breys Nachfolgern wurde v. a. das Exportgeschäft forciert: 1865 galt Löwenbräu neben der österreichischen Brauerei Dreher als zweitgrößte Brauerei Europas. 1872 verkaufte Ludwig Brey die Brauerei an die neu gegründete Aktiengesellschaft zum Löwenbräu, die in den folgenden Jahren das „bayerische“ Bier im Ausland verkörperte. 1970 stand Löwenbräu mit einem Exportvolumen von 470 000 Hektolitern an der Spitze der deutschen Ausfuhrbrauereien, geriet dann zunehmend in Krisen und wurde 1997 von der Spatenbrauerei übernommen; mit dieser gehört sie seit 2003 zur belgischen Unternehmensgruppe Anheuser Busch.