Schon früh entdeckte der in Neustadt an der Weinstraße geborene Bruch seine Faszination für die Technik und bastelte bereits als 14-jähriger an Telegraphen. Nach einer Lehre zum Maschinenschlosser schrieb er sich 1928 am Technikum Mittweida für Elektrotechnik ein. Das in den Vorlesungen erlangte Wissen setzte er um, indem er in seinem Studentenzimmer technische Geräte konstruierte, unter anderem einen Fernseher.
Nach erfolgreichem Studienabschluss in Mittweida 1931 ging Bruch als Gasthörer an die Universität von Berlin, wo er die Physiker und Techniker Manfred von Ardenne und Dénes von Mihály kennen lernte. Durch Gespräche mit beiden Wissenschaftlern eignete sich Bruch wichtige Grundlagen für seine späteren Forschungen auf dem Gebiet des Fernsehens an.
Vom „Olympiakanonier“ zu „Papa PAL“
1935 nahm er bei der Firma Telefunken seine Ingenieurstätigkeit auf. Zusammen mit einem Team unter der Leitung von Emil Mechau realisiert Bruch für die olympischen Sommerspiele in Berlin 1936 die erste Live-Übertragung der Welt. Die Kamera, die in Anlehnung an ihr Aussehen und einer Länge von 2,20 Metern auf den Namen „Olympiakanone“ getauft wurde, bediente er dabei selbst. Während des Zweiten Weltkrieges betreute Bruch als Zivilist – er selbst war nie Mitglied der NSDAP – die weltweit erste industrielle Fernsehübertragungsanlage. Diese befand sich in Peenemünde und diente der Überwachung der V2 Raketenstarts. Nach dem Krieg wurde Bruch 1950 wieder von seinem alten Arbeitgeber, der Telefunken, angestellt und stieg in den darauf folgenden Jahren zum Forschungsleiter der Grundlagenentwicklung des Farbfernsehens auf.
Als Mitte der 50er Jahre die ersten Farbfernsehbilder in Form des amerikanischen NTSC- sowie des französischen SECAM-Systems vorgestellt wurden, beauftragte die Telefunken Bruch mit der Untersuchung des amerikanischen Verfahrens. Dieses war noch mit starken Mängeln behaftet, was vor allem Farbverschiebungen anbelangte. Bruch entwickelte daraufhin in Eigenregie ein Verfahren, dass diesen Fehler behob: das Phase-Alternation-Line (PAL) System war geboren, auf das der fortan als „Mr. PAL“ bekannte Bruch 1962 ein Patent erhielt. Es gilt als das beste der drei damals bestehenden Systeme. Die Idee basierte darauf, das Farbsignal jeder zweiten übertragenen Zeile spiegelverkehrt zur vorhergehenden Zeile zu senden, was zu einer Stabilisierung der Farbe führt.
Mit PAL um die Welt
Willy Brandt führt in einem medialen Großereignis am 25. August 1967 per Knopfdruck das Farbfernsehen in Deutschland ein. Deutschland war damit das erste Land überhaupt, in dem das Farbfernsehen Einzug hielt. Bruch war bereits 1963 zu seinen Reisen aufgebrochen, um PAL in der ganzen Welt bekannt zu machen. Anfangs noch in eigener Sache unterwegs, bereiste er später mit der Unterstützung der BRD als deutscher Botschafter die Welt. Er war zu Gast in über 60 Ländern, um für seine Erfindung zu werben. 1990 starb Walter Bruch in Hannover, wo er lange Jahre gelebt hatte.
Die aus den Anfängen des Farbfernsehens entstandene territoriale Aufteilung ist bis heute erhalten. Nord- und Teile Südamerikas sowie Japan benutzen NTSC. Frankreich, Teile Afrikas und die Staaten der ehemaligen UdSSR verwenden SECAM. Nahezu alle anderen Staaten haben sich inzwischen auf PAL festgelegt. Dies ist nicht zuletzt „Papa PAL“ auf Grund seines Engagements zu verdanken. Er wurde für seine Leistungen diverse Male ausgezeichnet, unter anderem mit dem Bundesverdienstkreuz.