Diplômée de l’école Polytechnique, de l’ENSAE et de l’EHESS, elle a débuté sa carrière à l’INSEE avant de rejoindre la direction générale des impôts où elle a occupé plusieurs postes et a notamment été en charge du programme Copernic, projet de modernisation des outils informatiques des services fiscaux.
Après avoir été cheffe de service du financement et de la modernisation à la délégation générale à l’emploi et à la formation personnelle, elle est revenue dans le périmètre des ministères économiques et financiers. D’abord en charge de l’Opérateur national de paie et du SCN CISIRH, elle a ensuite été directrice des ressources humaines, adjointe du secrétaire générale. Elle a exercé comme secrétaire générale de ces mêmes ministères avant d’occuper la fonction de directrice générale des douanes et des droits indirects à partir de 2019.

Isabelle BRAUN-LEMAIRE a été nommée déléguée interministérielle à l’encadrement supérieur de l’État en conseil des ministres du 28 février 2024.