Johan Lyder Brun (oftest bare kalt Lyder Brun) avla teologisk embetseksamen med innstilling 1892 og praktisk-teologisk eksamen 1894, også den med innstilling. 1893 studerte han i Tyskland, bl.a. hos professorene Martin Kähler i Halle, Theodor von Zahn i Erlangen og Adolf von Harnack i Berlin. 1894–97 var han universitetsstipendiat ved Det teologiske fakultet ved universitetet i Kristiania, og hadde 1895–97 også ansvar for undervisningen i kirkehistorie. 1897 ble han utnevnt til professor med nytestamentlig teologi som hovedområde. Fra dette embete fikk han avskjed 1940. Brun hadde som professor en rekke studieopphold i Skottland, England, Nederland, Tyskland, Italia, Hellas, Tyrkia, Palestina og Syria, og var flere ganger foreleser ved andre universiteter og akademier i Norden, Skottland og Tyskland. Han var dekanus ved Det teologiske fakultet 1905–09, 1911, 1917–19 og 1938–40.
Brun ble helt fra sin professorutnevnelse den viktigste norske formidler av og representant for den kritiske bibelforskning med bakgrunn særlig i tysk forskning. Brun fulgte hele tiden godt med i skiftende faglige skoleretninger internasjonalt, og han inntok selvstendige posisjoner i forhold til dem. Han la stor vekt på at forskningen skulle være fri og sannhetssøkende, men fremhevet samtidig at teologien skulle ha en kirkelig funksjon. Hans forelesninger fikk svært godt omdømme, og alt fra de første år hadde han ry for “ciceronisk veltalenhet”. Som nytestamentlig forsker publiserte han sitt første arbeid, Paulus' lære om loven, i 1897. Senere arbeidet han mye med de historiske spørsmål knyttet til forholdet mellom Jesu liv og budskap og de skriftlige overleveringer i evangeliene og den nytestamentlige brevlitteraturen, bl.a. i bøkene Jesu billede, Jesu evangelium, Paulus' kristelige tanker, Die Auferstehung Christi in der urchristlichen Überlieferung og Segen und Fluch im Urchristentum. Modne resultater av hans forskning finnes også i kommentarene til nytestamentlige enkeltskrifter, Lukasevangeliet, Jacobs brev og Første Peters-brev. Han var aktiv bidragsyter til Norsk Teologisk Tidsskrift, som han var medredaktør for 1900–39. Hans faglige arbeider ble lest og positivt bedømt av fagfeller også internasjonalt, og han ble regnet blant sin tids ledende nytestamentlige forskere i Norden. Brun var en vidtfavnende akademisk formidler og en lærd og nyansert historisk bibelforsker med selvstendige bidrag innenfor de fleste av de nytestamentlige fagområder. Et imponerende uttrykk for dette var den nye oversettelse av Det nye testamente som han utgav 1945. Brun nedla også mye arbeid i å formidle forskningen til en bredere allmenhet gjennom bøker, artikler og foredrag.
Som den ledende blant de liberale og kulturåpne professorer ved Det teologiske fakultet stod Brun sentralt under de omfattende teologiske og kirkelige konflikter som preget Den norske kirke i et par tiår etter “professorstriden” 1904–06, da fakultetets flertall under Bruns ledelse valgte å legge vekt på den vitenskapelige frihet og kompetanse ved ansettelse av en ny professor i systematisk teologi, Johannes Ording. I tiden som fulgte, ble Brun av mange konservative kirkelige grupper oppfattet som en hovedmotstander blant dem de ganske unyansert definerte som “liberale teologer”. Bruns mottoer under den lange striden var derimot “samspill mellom retninger” og “grensevakt”; han arbeidet aktivt for å sikre teologisk og kirkelig liberalitet og for å hindre at konservative grupper skulle få kontroll over presteutdannelse og kirkelig arbeid. Brun var en ivrig deltaker i den offentlige debatt om kirkelige og akademiske spørsmål, ikke minst gjennom Norsk Kirkeblad, der han var medredaktør 1913–20 og 1926–28. Med Kristian Schjelderups radikale oppfatninger tok Brun imidlertid et oppgjør i boken Modern teologi og kristelig tro.
Brun var mye benyttet som taler og predikant både i Norge og i utlandet, spesielt ved akademiske gudstjenester, student- og prestemøter, og han utgav en rekke prekener og andakter. Han er representert med tre salmer i den nåværende Norsk Salmebok (NoS 744, 794, 838). Han lot seg ordinere til prest 1924. Brun forble den sentrale skikkelse ved Det teologiske fakultet gjennom hele mellomkrigstiden, og spilte en ledende rolle i det teologiske og kirkelige miljø som hadde sin forankring i en moderne teologisk tankegang, ikke minst som formann i Norske presters fremskrittsgruppe 1913–23. Brun deltok i offentlig utredningsarbeid om kirkelige spørsmål, bl.a. som medlem av den parlamentarisk oppnevnte kirkekommisjonen 1908–11 og av kommisjonen som reviderte utkastet til ny alterbok for Den norske kirke i 1918. Han var en sentral deltaker i nordiske preste- og teologmøter, og fra 1920-årene var han engasjert i økumenisk arbeid. Således var han Den norske kirkes representant i Det økumeniske råd for praktisk kristendom (“Life and Work”) 1929–39.
Brun var innehaver av den svenske Nordstjärneorden og kommandør av St. Olavs orden. Han var æresdoktor i teologi ved universitetene i København, Uppsala og St. Andrews, medlem av Det Norske Videnskabs-Akademi og av Vetenskapssamfundet i Lund.
Med sin bakgrunn i en embetsmanns- og presteslekt stod Lyder Brun på historisk og sosialt betinget avstand til den pietistiske vekkelseskultur i Norge. Dette var utvilsomt med på å gjøre ham til en omdiskutert skikkelse under de spesielle forhold som rådet i norsk kirke- og kristenliv i første halvdel av 1900-tallet. Samtidig må han vurderes høyt som en sentral representant for det Nils Alstrup Dahl har kalt “en mer kulturåpen, noe humanistisk farget, men likevel bibelsk og kirkelig orientert tradisjon” i nyere norsk kirkehistorie.