Militant écologique engagé dans la vie politique aux côtés des mouvements écologistes depuis 1970, Brice Lalonde a notamment été directeur de campagne de René Dumont, ministre de l'Environnement de 1988 à 1992 et fondateur en 1990 du mouvement politique écologiste Génération écologie.
A partir des années 2000, il s'engage au niveau international. Il a notamment présidé la table ronde sur le développement durable à l'OCDE et été ambassadeur français chargé des négociations internationales sur le changement climatique en 2007 et coordonnateur exécutif de la Conférence des Nations unies sur le développement durable Rio+20 de 2010 à 2012. En 2013, Brice Lalonde a été nommé conseiller spécial sur le développement durable auprès du pacte mondial des Nations unies. La même année, il a rejoint le conseil d'administration du WWF.