A escolha de Brown foi aprovada com 83 votos a favor e 11 contra, tornando-o o segundo oficial afro-americano a ocupar esse cargo, depois de Colin Powell entre 1989 e 1993.
Seu superior do Pentágono será Lloyd Austin, o primeiro secretário de Defesa negro do país.
O líder da maioria democrata no Senado, Chuck Schumer, também mobilizou-se para que as nomeações do general Randy George como chefe do Estado-Maior do Exército e do general Eric Smith como comandante do Corpo de Fuzileiros Navais sejam votadas.
O Senado costuma aprovar rapidamente as nomeações militares por unanimidade, mas agora precisa vota de maneira individual devido à oposição do congressista republicano Tommy Tuberville.
No momento, mais de 300 nomeações militares dependem de votação em consequência do protesto.
"Já deveriam estar exercendo seus novos cargos. O Senado não deveria ter que passar por obstáculos de procedimento apenas para agradar a um senador obstinado e equivocado", disse Schumer no plenário do Senado, frustrado pelo protesto do legislador Tommy Tuberville.
O presidente Joe Biden escolheu Brown em maio para ocupar o cargo após a aposentadoria do general Mark Milley em 29 de setembro.
Tuberville, um republicano do Alabama que votou contra Brown, bloqueou a nomeação por meses em oposição aos esforços do Pentágono para ajudar as tropas que precisam viajar para receber atendimento reprodutivo.
O Departamento de Defesa promulgou essas políticas no início deste ano em resposta à decisão da Suprema Corte de 2022 que revogou o direito ao aborto em todo o país.
Elas permitem que os membros em serviço se ausentem por motivos administrativos para receber "serviços de saúde reprodutiva não cobertos" e estabelecem subsídios de viagem.
Tuberville se recusa a ceder e afirmou após a decisão que seu "bloqueio continuará enquanto a política de aborto ilegal do Pentágono estiver em vigor".
Brown, que atualmente é chefe do Estado-Maior da Força Aérea dos Estados Unidos e foi nomeado oficial em 1984, é um experiente piloto com mais de 3.000 horas de voo, 130 delas em combate.
O secretário de Defesa, Lloyd Austin, felicitou Brown pela confirmação no posto e criticou a atitude de Tuberville, que "coloca em perigo nossa segurança nacional e nossa preparação militar".
Brown foi comandante de um esquadrão de caças e de duas seções de aeronaves de combate, bem como das Forças Aéreas dos Estados Unidos do Comando Central e do Comando Indo-Pacífico.