נחום ברנע החל את דרכו בעיתונות בזמן לימודיו בעיתון הסטודנטים הירושלמי "פי האתון", לאחר מכן כתב בעיתון "במחנה", ומשם המשיך לעיתון "דבר", בו כתב בשנים 1967-1982. בין השאר היה שליח העיתון בוושינגטון. בראשית שנות השבעים, בתקופת העורכת חנה זמר, שימש כמזכיר מערכת "דבר". בשנת 1982 ייסד וערך את השבועון "כותרת ראשית", שהצטיין ברמת כתיבה מעמיקה מהמקובל בעיתונות הישראלית וכן בשורה של כותבים צעירים שהשפיעו רבות על העיתונות. ב-1988 חדל השבועון להופיע, מסיבות כלכליות. נמנה עם הכותבים הקבועים של הירחון מוניטין.

מאז 1989 נחום ברנע הוא חבר מערכת "ידיעות אחרונות" ומאמריו שם זוכים להדים רבים. בין השאר הוא נחשב לזה שהבחין כי בדיון בין שמעון פרס לבנימין נתניהו בבחירות 1996 היתרון היה ("ניצח") בידי נתניהו. למרות שאהדתו האישית הייתה נתונה לפרס, פרסם בעמוד הראשון של עיתונו כי נתניהו ניצח, והסביר אחר כך, כי "בעבודתי העיתונאית הנאמנות שלי היא למקלדת בלבד".

נחום ברנע הוא חתן פרס סוקולוב לעיתונות לשנת 1981‏. על-פי סקר שנערך בשנת 1998 נבחר להיות העיתונאי המשפיע ביותר ב-50 שנות המדינה. ברנע הוא חתן פרס ישראל לתקשורת לשנת תשס"ז. בין נימוקי חבר השופטים למתן הפרס: "נחום ברנע הוא עיתונאי שכמעט כל כתב צעיר נושא אליו עיניים". וכן "ברנע מקפיד תמיד 'להיות שם', קרוב למאורעות, גם במוקדים של סערה חברתית, גם במלחמות ובימים של פיגועים, גם כשנוכחותו כרוכה בסכנת חיים ממש"‏.‏‏ דוגמה לכך ניתנה במלחמת לבנון השנייה‏, כאשר יצא עם חיילי חטיבת אלכסנדרוני במשימה קרבית אל מעבר לגבול.‏‏‏

ב-29 במרץ 2007 קיבל את אות נשיא אוניברסיטת תל אביב כהוקרה על "הישגיו ותרומתו הייחודית למקצוע העיתונות בישראל".

ב-2008 קיבל את פרס קוטולי באיטליה.