Chez le grand brochet, 5 pores sensoriels sont visibles sous ses mandibules inférieures ; le maskinongé en a 6 à 9 et le brochet maillé n'en a que 4. Seule la partie supérieure des opercules est écaillée tandis que la totalité de celles du brochet maillé est recouverte d'écailles. Un hybride entre le grand brochet et le maskinongé est parfois observé là où les deux espèces sont présentes. La couleur rappelle alors la livrée du maskinongé mais certains traits (forme de la queue notamment) sont intermédiaires. De plus, ces hybrides ont été ensemencés à certains endroits pour la pêche sportive. Il est probable qu'il s'hybride également naturellement avec le brochet maillé.
L'alimentation du brochet évolue avec l'âge. Il commence par se nourrir de zooplanctons et d'insectes lorsqu'il est alevin (30 mm). Ensuite, à l'âge adulte, il se nourrit de poissons vivants, malades ou morts (gardons, brèmes, perches, truites et même brochetons), mais ne dédaigne pas quelques extras (écrevisse, grenouille, caneton, poule d'eau, rongeur...). Le cannibalisme n'est pas rare chez les brochets. En fait il existe des lacs canadiens où il est le seul gros prédateur, et où les gros spécimens se nourrissent principalement de... petit brochets. C'est un poisson qui chasse en embuscade ; il se camoufle dans les herbes aquatiques ou se confond avec des branchages immergés, et attend qu'une proie passe à sa portée. Son corps élancé n'est pas adapté à de longues poursuites mais bien aux accélérations brusques et en ligne droite. Il n'est pas rare qu'il s'attaque à un poisson pris à la ligne d'un pêcheur.
Le grand brochet est un carnivore opportuniste qui se nourrit de tout ce qui est le plus facile à capturer. La taille de ses proies peut être aussi grande que le tiers ou la moitié de sa propre taille.
C'est un chasseur sédentaire et solitaire. Dans les grands lacs, on le trouve aussi en bancs, surtout quand il s'agit de jeunes sujets. Le brochet peut vivre plus de 20 ans.
Mais les populations de brochets sont en régression en raison de la surpêche, de la pollution et de la destruction des habitats mais surtout par le manque de prairies inondables où il se reproduit, et de la mauvaise gestion du niveau d'eau sur ces frayères, bien souvent catastrophique pour toute une nouvelle génération de brochetons.
Il est soumis à une certaine pêche commerciale dans plusieurs provinces canadiennes bien qu'il ne soit pas l'espèce directement visée par ces pêches.
Le brochet est une grande espèce très recherchée en pêche sportive. Il est reconnu comme le roi des lacs et rivières qu'il fréquente. Sa taille impressionnante et les combats qui peuvent être spectaculaires en eau fraiche sont responsables de cet attrait. Les petits spécimens (environ 50 cm) sont relativement faciles à prendre lorsque le brochet abonde. Les gros spécimens représentent un réel défi. Certains pêcheurs, par exemple de doré, considèrent en revanche le brochet comme une nuisance voyant en lui un compétiteur. Très résistant à la pression de pêche, le brochet est un poisson à la croissance rapide, ce qui fait qu'il atteint des tailles respectables même dans des plans d'eau très fréquentés.
Ses dents étant très coupantes, le fil de nylon, la tresse, utilisés pour sa pêche sont facilement sectionnés, c'est pourquoi une crinelle d'acier est recommandée dans la plupart des cas. Il se pêche principalement au vif, à la cuillère ou au poisson nageur. Certains se spécialisent à la pêche à la mouche, les mouches utilisées sont alors comparables aux mouches à saumons et même parfois plus grandes.