Yvonne Madelaine Brill kam als Tochter des Zimmerers August Claeys und seiner Frau Julienne, geb. Carette, in der kanadischen Stadt Winnipeg zur Welt. Sie wuchs in deren Vorort St. Vital auf.[1] Ihre Eltern stammten ursprünglich aus Belgien[2] (Flandern) und hatten einen relativ niedrigen Bildungsstand. Brill studierte bis 1945 Mathematik an der University of Manitoba. Danach arbeitete sie in Kalifornien für den Flugzeughersteller Douglas Aircraft Company, wobei ihr spezielles Interesse dem Treibstoff galt. Gleichzeitig erlangte sie den Master in Chemie an der University of Southern California.[3]
Während des Studiums lernte sie ihren zukünftigen Mann kennen, den zwei Jahre älteren Chemiker William Franklin Brill († 2010). Am 11. Mai 1951 erteilte ihr ein Gericht in Los Angeles die Staatsbürgerschaft der Vereinigten Staaten.[4] Am 15. Dezember des gleichen Jahres heiratete sie William Brill.[2] Aus der Ehe gingen zwei Söhne und eine Tochter hervor. Das Paar zog aus beruflichen Gründen William Brills nach Osten in die Nähe von Princeton. Ab der Schwangerschaft mit ihrem ersten Kind Ende der 1950er unterbrach Yvonne Brill ihre Vollzeitarbeit als Ingenieurin und war nur noch beratend tätig.[3]
1966 nahm Brill ihre Karriere bei RCA Astro Electronics wieder auf. Im Jahr darauf entwickelte sie den Hydrazine Resistojet oder auch Electrothermal Hydrazine Thruster (EHT), eine bei Kommunikations- und Beobachtungssatelliten eingesetzte Antriebsart. Der EHT erhitzte den Raketentreibstoff Hydrazin elektrisch und zeichnete sich durch eine 30-prozentige Effizienzsteigerung aus, welche mit Hilfe der zusätzlichen Erhitzung der den Treibstoff verbrennenden Bauteile erreicht wurde. Diese Effizienzsteigerung ermöglichte eine Verringerung des Gewichts von Satelliten, die zuvor mehr Treibstoff benötigten, um sich im Orbit zu halten. 1972 ließ Brill sich ihr Dual thrust level monopropellant spacecraft propulsion system patentieren.[5] Der EHT wurde 1983 erstmals in einem Raumfahrtzeug der RCA eingesetzt und entwickelte sich zu einem industriellen Standard, der in Kommunikationssatelliten von Unternehmen wie General Electric, Lockheed Martin und Orbital Sciences Corporation Verwendung fand.[6]