Broitzem wird erstmals 1160 als „Brochem“ (von alt-niederdeutsch „brôk“, feuchte Wiese, und „hem“, Heim, Siedlung) urkundlich erwähnt (1179 „Brotseim“, 1552 „Broizem“). Seit 1384 wurden Teile der Broitzemer Feldmark in die Braunschweiger Landwehr einbezogen, der Ort selbst blieb immer außerhalb der Landwehr. Bis Ende des 18. Jahrhunderts entwickelte sich der haufenförmig angelegte Ort zu einem Dorf mit ca. 400 Einwohnern. Seine größeren Ackerhöfe lagen im alten Ortskern nördlich der Kirche, die Bewohner der unterbäuerlichen Schicht siedelten sich im Westteil des Dorfes an (Brinkstraße). Ab der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wandelte sich das bäuerliche Dorf zum Industriestandort mit einer Zuckerfabrik und einer Ziegelei. Im Ort selbst siedelten sich kleine Handwerksbetriebe an.

Nördlich des Dorfes, auf dem Gebiet der heutigen Weststadt, wurde 1916 ein Militärflughafen angeegt. Hier schulte die Lufthansa von 1929 bis 1934 Piloten, danach bildete die Luftwaffe bis 1945 Fallschirmjäger aus.

Die noch in Teilen spätgotische Kirche (1) von 1469/80 wurde 1792/97 durch die Cammerbaumeister Heinrich Ludwig Rothermundt und Martin Carl Jakob Fricke umgebaut und nach Kriegsschäden in den 1950er Jahren wieder hergestellt. Die alte Inneneinrichtung wurde in den 1970er Jahren entfernt. Die aus drei Häusern bestehende Hofanlage am Steinbrink 8 (2), mit alter Dorfschmiede, repräsentiert in ihrer Gesamtheit die bäuerliche Architektur der Region und deren Entwicklung von der Mitte des 18. bis Anfang des 20. Jahrhunderts.

Broitzem wurde in zwei Schritten in die Stadt eingemeindet, 1934 die Hälfte seiner Feldflur nördlich der Bahnlinie und 1974 das Dorf selbst.