Iniziò la sua attività presso l'Istituto di Studi Superiori di Firenze, che in quegli anni ospitò anche Enrico Persico, Franco Rasetti ed Enrico Fermi. Nei primi anni di attività svolse un'intensa ricerca spettroscopica riguardante il fenomeno Stark-Lo Surdo, il comportamento degli spettri alle alte frequenze, la teoria dei quanti, l'emissione atomica dei raggi X, le emissioni radioattive.
Con le sue indagini e osservazioni, rilevò la presenza di nuove righe spettrali nell'elio.[1] Nel 1917 ricevette il premio "Sella" dell'Accademia dei Lincei per i suoi studi sulla spettroscopia X caratterizzati da un modello di spiegazione dell'emissione atomica della radiazione basato sulle nuove teorie quantistiche. Durante la prima guerra mondiale fu nominata direttrice dell'Istituto di Arcetri.
Alla metà degli anni venti indagò la struttura della riga spettrale del mercurio, i suoi isotopi, e l'inversione della sua riga azzurra;[1] inoltre, ricercò l'elemento con il numero atomico 61, ancora misconosciuto all'epoca e, in generale, approfondì le conoscenze delle proprietà ottiche degli ioni dei quali mancava una classificazione spettroscopica. Tutte queste indagini erano all'avanguardia e furono contemporaneamente portate avanti da importanti gruppi di ricerca internazionali.
Insegnò presso le Università di Ferrara, Cagliari e Pavia. Si occupò, in particolare, di struttura della materia. Coadiuvata da una collaboratrice di prim'ordine, Zaira Ollano, che la seguì da Cagliari a Pavia e l'affiancò per tutta la sua vita, diresse l'Istituto di Fisica Alessandro Volta, di Pavia, potenziandone i laboratori e gli studi di spettroscopia. Ovunque assunse incarichi direttivi, si impegnò per organizzare e valorizzare al meglio le risorse umane e per dotare degli strumenti più adatti i laboratori di ricerca.
Opere principali
Il fenomeno Stark-Lo Surdo nell'elio, pubbl. su "Rendiconti della reale Accademia dei Lincei, Classe di scienze fisiche matematiche e naturali", s. V, vol.XXIV, 1915, pp. 719–723
Il campo magnetico e lo spettro ad alta frequenza degli elementi, "Nuovo Cimento", s.VI, vol.XVI, 1918, pag.5-18
Il nucleo atomico, pubbl. su "Nuovo Cimento", s.VI, vol.XXII, 1921, pag.216-245
L'effetto Compton, pubbl. su "Nuovo Cimento", nuova serie, anno III, 1-2, 1926, pag. I-XI
Sull'azione biologica delle radiazioni dure, pubbl. su "Archivio di fisiologia", vol.XXIV, 1926, pag. 237-253
L'atomo e le sue radiazioni, Bologna, Zanichelli, 1932
La fisica moderna e i suoi rapporti con la biologia e la medicina, pubbl. su "Viaggi di studio ed esplorazioni promossi dalla fondazione Volta", vol. IV, Roma, Reale Accademia d'Italia, 1938, pag.15-21
Onde e corpuscoli, MIlano, Hoepli, 1936
Intitolazioni
A Rita Brunetti è intitolata una strada romana nel quartiere di Fonte Laurentina-Valleranello.
Z. Ollano, In memoria di Rita Brunetti, pubbl. su "Nuovo Cimento", anno XIX, n.8, 1942, pag.213-229
Alessandro Amerio, Rita Brunetti, pubbl. su "Reale Istituto lombardo di scienze e lettere. Rendiconti. Parte generale e atti ufficiali." s.3, LXXV, 1942, pag. 155-157
Sonia Camprini, Rita Brunetti (1890-1942): tra fisica sperimentale e fisica teorica, pubbl. su "Atti del XVIII congresso di storia della fisica e dell'astronomia", a cura di Pasquale Tucci, Milano, Università degli studi di Milano, istituto di fisica generale applicata, sez. di storia della fisica, 1999, pag. 2-11
Sonia Camprini e Giovanni Gottardi, Rita Brunetti's Life:Her Educational and Scientific Activuty, pubbl. su "History of Physics and Astronomy in Italy in the 19th and 20th Centuries", Gariboldi e Tucci, 2001, pag.117-126