В 1928 г. был призван в Рабоче-Крестьянскую Красную Армию (РККА). По окончании службы в 1929 г. был выпущен в звании «командир взвода запаса» и вернулся на завод им. Калинина, где продолжал работать токарем-инструментальщиком. На заводе в 1927 г. вступил в комсомол и в 1931 г. был принят в партию.

В 1927 г. стал печатать в газетах и журналах статьи и очерки на военные темы и выпустил в 1930 г. в издательстве «Молодая гвардия» первую книгу «О военной работе комсомола» («Комсомольцы к моторам»). В 1931 г. начал учиться без отрыва от производства на вечернем отделении Военной Академии им. М.В.Фрунзе и в 1932 г. вернулся в ряды РККА, где служил в Отдельном танковом полку, совмещая службу в строю с учебой в Военной Академии. В 1934 г. по окончании Военной Академии был назначен командиром танковой роты, впоследствии исполнял обязанности начальника штаба отдельного танкового батальона и командира этого батальона.

В конце 1936 г. был назначен начальником лаборатории кафедры оперативного искусства и стратегии Академии Генерального штаба. В Академии работал в области военной истории, результатом чего явилось издание в 1941 г. труда «Полководец Кутузов», за который М. Г. Брагин в 1943 г. получил научную степень и в 1941 г. был принят в Союз Советских писателей.

В 1938 г. в связи с арестом брата, агронома А. Г. Брагина, был исключен из партии и демобилизован из армии. Впоследствии А. Г. Брагин был полностью реабилитирован, а М. Г. Брагин в 1939 г. восстановлен в партии и на службе в армии.

С начала Великой Отечественной войны решением Отдела печати ЦК ВКП (б) и Главного Политуправления Красной Армии был назначен редактором военного отдела и военным корреспондентом журнала «Знамя». С 1942 г. печатался в газете «Правда», был утвержден ЦК ВКП (б) военным корреспондентом «Правды» и до конца войны находился в действующей армии. После войны продолжил работу в «Правде», а в 1947 г. перешел во внештатные корреспонденты газеты и стал заниматься литературной и научно-исследовательской работой.

В 1948 г. вышла книга Брагина М.Г. «От Москвы до Берлина», в 1953 г. — книга «Путь генерала», в 1957 г. — «Путь лейтенанта».

С 1955 г. вел научно-исследовательскую работу по истории Великой Отечественной войны в институте истории АН СССР. Одновременно являлся членом редколлегии журнала «Исторические записки» и членом редколлегии X тома «Истории СССР». В 1956 г. Президиумом АН СССР и ВАК утвержден в ученом звании старшего научного сотрудника. В 1957 г. решением Президиума ЦК КПСС утвержден членом Редакционной комиссии истории Великой Отечественной войны, издаваемой Институтом марксизма-ленинизма при ЦК КПСС.