Pod kierunkiem Ernesta Rutherforda studiowała elektryczność i magnetyzm. W 1901 obroniła pracę magisterską. Była pierwszą kobietą, która uzyskała tytuł magistra na Uniwersytecie McGilla. W 1899, jeszcze w czasie studiów, opublikowała swój pierwszy artykuł naukowy w „Transactions of the Canadian Section of the Royal Society”. Otrzymała propozycję nauczania w Royal Victoria College, nowo utworzonym college’u dla kobiet, będącym filią Uniwersytetu McGilla.
Po ukończeniu studiów została asystentką Rutherforda, z którym badała zjawisko promieniotwórczości. Odkryła wówczas, że gaz, który się wydziela podczas rozpadu toru, nie jest inną formą toru, lecz zupełnie innym pierwiastkiem, radonem. Wyniki badań Brooks i Rutherforda zostały opublikowane w 1901 i 1902 w „Royal Society Transactions” oraz w „Philosophical Magazine”.