Som forsker og afdelingsleder virkede Brodersen ved en række videnskabelige institutioner, bl.a. København Universitets Institut for Fysisk Kemi, Carlsbergfondets Biologiske Institut, Løvens Kemiske Fabrik, Københavns Universitets Institut for Almen Patologi, Institut Pasteur i Paris, Billings Hospital of University of Chicago og gennem en årrække ved Ndolage Mission Hospital i Tanzania, før han i 1969 blev udnævnt til professor i medicinsk biokemi ved Aarhus Universitet.
Brodersen blev tidligt i sin karriere fascineret af stofskifteproduktet bilirubin, som hos nyfødte børn, under særlige omstændigheder, kan forårsage hjerneskade. Selvom indgangsvinklen var klinisk, var grundforskningen helt tydeligt i højsædet, idet han ønskede at forklare fænomenerne ud fra en biokemisk-termodynamisk model, et mål han vedvarende holdt sig for øje, og som han gav videre til sine mange elever i den forskergruppe, han gennem årene opbyggede på Institut for Medicinsk Biokemi.
Arbejdet med bilirubin og dets interaktion med humant serumalbumin blev efterhånden udvidet til også at omfatte binding af andre ligander til albumin, herunder fedtsyrer og en lang række lægemidler. Hovedhjørnestenen i dette arbejde var udarbejdelsen af en ny metode (dialysehastighedsmetoden) til studiet af bindingsligevægte. Denne metode, der vakte international opsigt på grund af dens fordele frem for de klassiske teknikker, anvendes fortsat i stor udstrækning i forskningslaboratorier verden over. Som kronen på værket lykkedes det Brodersen at udvikle en samlet metodologi, der generelt beskriver liganders binding til carrier-proteiner.
Et karakteristisk træk ved Brodersens forskning har altid været at stille spørgsmålstegn ved de gældende opfattelser. Han kom undertiden i opposition til autoriteterne på "Bjerget" og blev ikke sjældent i de videnskabelige kredse regnet for lidt af en "provo". Det var dog ikke provokationen, der var hovedsagen, men en ægte higen efter at finde tingenes virkelige sammenhæng.
Brodersen har kunnet glæde sig over, at hans resultater er blevet mødt med stor interesse og anerkendelse ikke blot herhjemme men også i udlandet. I 1973 modtog Brodersen Jyllands-Postens forskerpris for sine arbejder med bilirubin. Resultaterne har igangsat meningsudvekslinger, hvori de bedste internationale specialister har deltaget, hvilket i årenes løb førte til, at adskillige prominente forskere gæstede laboratoriet. For hans mange samarbejdspartnere, ikke mindst dem af klinisk observans, har det været af uvurderlig betydning at blive inspireret af hans meget stringente synsvinkel. Han har om nogen arbejdet for at føre den klare, brønstedske termodynamiske tankegang over i biologien, ja helt over i klinikken.
Brodersen var samtidig en glimrende underviser med stor popularitet. Han har sat sit præg på utallige studerende; i de senere år af sit virke ofte ved gæsteforelæsninger på danske såvel som udenlandske læreanstalter. Hans popularitet som gæsteforelæser førte i 1991 til en udnævnelse som æresborger i staten North Carolina. Hans undervisning var bedst, når han blev mødt med interesse og nysgerrighed for faget. Adskillige medicinske studenter samt yngre læger er gennem personlig manuduktion blevet indført i den medicinske biokemis indviklede termer og ikke mindst i eksakt forskningsmetodologi. Ved sin tiltræden som professor, i de urolige år omkring 1968, var han kendt for et københavnsk læreroprør kaldet "Nødskriget", som gav genlyd i pressen og var på linie med det da gryende studenteroprør. Sloganet: "Frihed, lighed og Brodersen" blev populært blandt medicinske studenter i den periode.
For Brodersen var familien det centrale samlingspunkt, som han satte over alt andet. Han havde flere interesser udover biokemien. Foruden den botaniske interesse, han med stor lidenskab dyrkede de seneste år, var han først og fremmest en ivrig og dygtig sejlsportsmand, som ofte inviterede medarbejdere og gæsteforskere til sejlads på Århus Bugten.
Brodersen var et følsomt menneske forankret i den kristne tro med en levende interesse for verden omkring ham. Han indtog ofte skarpe standpunkter, men på en måde der ikke skræmte andre bort. Han havde en selvstændig og original mening om mange ting, men frem for alt var han en stor personlighed, et meget intelligent og levende menneske - det var en ære at kende.
Vi har meget at takke Brodersen for og mindes ham ikke blot for det, han gav os fagligt med i bagagen, men også som det meget fine forbillede, han altid vil forblive.
Æret være Rolf Brodersens minde.
Bent Honoré, Aage Knudsen, Anders Overgaard Pedersen, Henrik Vorum.