Johann Encke, der Direktor der Berliner Sternwarte, hatte von den exzellenten mathematischen Fähigkeiten Carl Christian Bruhns erfahren und ihn als zweiten Gehilfen angestellt. Zwei Jahre später, 1854, stieg Bruhns zum ersten Gehilfen auf. In seiner Doktorarbeit beschäftigte er sich mit den Kleinplaneten zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter. Damals hatte gerade die Phase zahlreicher Asteroidenentdeckungen begonnen.
1860, da war er 30 Jahre alt, wurde Carl Christian Bruhns Professor in Leipzig. Er verlagerte die Sternwarte von der Pleißenburg ins Johannistal, wo sie unter seiner Führung zu einer der besten Europas wurde. Er beobachtete viele Kometen und Kleinplaneten, berechnete ihre Bahnen und führte im Auftrag der sächsischen Regierung die astronomisch-geodätischen Arbeiten für die mitteleuropäische Gradmessung durch. Von Berlin aus hat er drei Kometen entdeckt, von Leipzig aus weitere zwei.
Bruhns hatte das Pech, dass keiner seiner Kometen periodisch ist. Sie waren nur einmal am Himmel zu sehen und sind "für immer" in den Tiefen des Sonnensystems verschwunden. Das ist einer der Gründe, aus denen Carl Christian Bruhns weitgehend in Vergessenheit geraten ist. 1881 ist er im Alter von nur 50 Jahren gestorben.