2012 yılında ise Men in Black 3 filminde, genç bir Agent K rolüyle dikkatleri üzerine çekti.

Men in Black 3, orijinal üçlemenin son halkasıydı ve Brolin, ünlü Tommy Lee Jones karakterini canlandırarak büyük beğeni topladı.

Men in Black serisi, Will Smith’in Agent J karakteriyle birlikte, bilim kurgu maceralarını konu alıyordu.

Ancak, üçüncü film, zaman yolculuğu temalı olmasına rağmen, bir hayli zayıf bir Rotten Tomatoes puanı aldı.