Fille de Daniel Léon Michel Brossé et de Marcelle Marie Marthe Jambu, Colette Brosset fut fondatrice de la troupe de comédiens Les Branquignols avec son époux, le réalisateur et acteur, Robert Dhéry.

Colette Brosset partage ainsi l'affiche avec de bientôt prestigieux compagnons, Louis de Funès, Jean Lefebvre, Jean Carmet, Jacqueline Maillan, Pierre Tornade, Francis Blanche, Micheline Dax ou Michel Serrault, avec lesquels elle participe activement à faire les belles heures théâtrales, radiographiques et cinématographiques de la comédie française.

C'est au cinéma, dans des comédies, accompagnée de son mari, qu'elle remportera ses plus grands succès. De Branquignol en 1949 à Vos gueules, les mouettes ! en 1974 puis par La Belle Américaine en 1961 ou Allez France en 1964.

La Grande vadrouille en 1966 viendra couronner une carrière déjà bien remplie, avant, l'année suivante, de participer à l'écriture du Le Petit Baigneur, un film de Robert Dhéry.

Elle a été danseuse classique et aussi chorégraphe. Elle fut également la chorégraphe du film Le Grand Restaurant, de Jacques Besnard (1966), avec Louis de Funès et Bernard Blier et dans Ah ! les belles bacchantes de Jean Loubignac.

Définitivement oubliée à la fin des années 1970, elle montera une dernière fois sur les planches en 2004, peu de temps avant le décès de son époux.

Colette Brosset s'est éteinte à l'âge de 85 ans.

Elle est inhumée à Héry dans l'Yonne.