Pierwszym jego klubem była Polonia Białogon Kielce, do której zapisał się na treningi w 1992 roku, wraz ze swym bratem bliźniakiem Piotrem. Trenował tam sześć lat. Po zakończeniu szkoły podstawowej przeniósł się do SMS Zabrze. Pół roku później, razem z bratem Piotrem zostali zauważeni przez trenera Adama Nawałkę, który zaoferował im przejście do Wisły Kraków. I tak pod koniec 1998 roku znaleźli się w krakowskim klubie. W polskiej ekstraklasie Paweł zadebiutował 8 kwietnia 2001 roku w spotkaniu Wisły Kraków z Górnikiem Zabrze. 21 kwietnia 2001 roku w spotkaniu Wisły Kraków z Odrą Wodzisław zdobył swoją pierwszą bramkę na boiskach Ekstraklasy. W maju 2001 roku podpisał nowy, 10-letni kontrakt z Wisłą. Sezon 2001/2002 zakończył zdobyciem Mistrzostwa Polski z Białą Gwiazdą. Kolejny sezon rozpoczął w barwach Wisły, lecz w przerwie między rundami został wypożyczony na pół roku do ŁKS-u Łódź. Gdy wrócił do Wisły w sezonie 2002/2003, zastał w niej trenera Henryka Kasperczaka. 3 października 2002 zadebiutował w europejskich pucharach, w spotaniu I rundy pucharu UEFA z NK Primorje. W 74 minucie tego spotkania zanotował swoje debiutanckie trafienie w europejskich rozgrywkach. Sezon 2002/2003 zakończył zdobyciem Mistrzostwa Polski z Wisłą. W trakcie następnego sezonu został wypożyczony do GKS-u Katowice. Był tam wiodąca postacią i w grudniu 2004 roku został wraz z bratem Piotrem zaproszony na testy do angielskiego klubu West Ham United[1]. Gdy trenerem Wisły został Werner Liczka, zdecydował on w styczniu 2005 roku o powrocie Pawła do drużyny Białej Gwiazdy pomimo tego, iż okres wypożyczenia do GKS-u Katowice upływał dopiero za pół roku. Brożek w rundzie wiosennej sezonu 2004/2005 występował z numerem '10' na koszulce. Sezon zakończył zdobyciem Mistrzostwa Polski, już czwartego w swoim dorobku. Po odejściu Aleksandra Kwieka z Wisły powrócił do swojego ulubionego numeru '23'. W sezonie 2005/2006 Paweł na stałe zadomowił się w pierwszej jedenastce Wisły. Dobre występy zaowocowały powołaniem na Mistrzostwa Świata w Niemczech. W sezonie 2006/2007 pokazał się ze świetnej strony w pucharze UEFA, gdzie zdobył 4 bramki w 3 meczach w fazie grupowej, pokonując bramkarzy AS Nancy, FC Basel oraz SC Feyenoord. W sezonie 2007/2008 został królem strzelców Ekstraklasy z dorobkiem 23 bramek oraz zdobył Mistrzostwo Polski z Wisłą Kraków.

Paweł Brożek wielokrotnie reprezentanował barwy juniorskich oraz młodzieżowych reprezentacji Polski. Występował w reprezentacji rocznika 1982 prowadzonej przez Michała Globisza oraz reprezentacji rocznika 1983 prowadzonej przez Antoniego Szymanowskiego. Wystąpił na Mistrzostwach Świata U-17 1999 w Nowej Zelandii, gdzie zagrał we wszystkich trzech spotkaniach, jakie rozegrała reprezentacja Polski na tym turnieju. Brał udział również w Mistrzostwach Europy U-16 2000 w Izraelu. W 2001 roku zdobył złoty medal z reprezentacją Polski U-18 na Mistrzostwach Europy w Finlandii. W reprezentacji młodzieżowej U-21 prowadzonej przez Władysława Żmudę zagrał 18 meczów strzelając w nich 16 bramek (w tym 8 meczów i 9 bramek w eliminacjach młodzieżowych ME).

W pierwszej reprezentacji Polski zadebiutował 27 kwietnia 2005 roku w spotaniu z reprezentacją Meksyku. Swój debiut okrasił przepiękną bramką zdobytą w 71 minucie meczu. W 2006 roku wystąpił na Mistrzostwach Świata w Niemczech. Zagrał w spotkaniach z Ekwadorem, Niemcami oraz Kostaryką. 11 października 2008 w meczu eliminacji do Mistrzostw Świata 2010 z reprezentacją Czech w Chorzowie zdobył swojego drugiego gola w reprezentacji, przyczyniając się do wygranej Polski 2:1.

źródło: wikipedia.pl