Zainteresowania badawcze Karola Bromka w głównej mierze dotyczyły geografii osadnictwa. Z tego zakresu wykonał on pracę magisterską (Bromek 1945), rozprawę habilitacyjną (Bromek 1966), a w okresie 1967-85, kierując Zakładem Geografii Ludności, Osadnictwa i Rolnictwa Instytutu Geografii UJ, inspirował liczne badania z tej dziedziny. Dorobek K. Bromka w omawianej dyscyplinie geografii obejmuje 21 publikacji, które dzielą się na 4 grupy. Pierwszą stanowią studia z zakresu geografii osadnictwa wiejskiego, w tym oryginalna metoda badań skupienia zabudowy (Bromek, Kwiecień 1969a, 1970, 1972a) oraz monografie wsi. Trwałe miejsce w polskim piśmiennictwie geograficznym zajmują prace K. Bromka z zakresu użytkowania ziemi w miastach, oparte o stale udoskonalaną metodę zdjęcia użytkowania terenów miejskich (Bromek 1955, Bromek, Mydeł 1972). We wspomnianej rozprawie habilitacyjnej wykazał K. Bromek zróżnicowanie funkcjonalne przestrzeni Krakowa i jego strefy podmiejskiej, wyjaśniając zarazem czasowo-przestrzenne przyczyny tego zróżnicowania. Wypracowana metoda tych badań była stosowana i udoskonalana w pracach jego współpracowników i uczniów. K. Bromek zajmował się też badaniami sieci osadniczej, stosując metodę W. Christallera do analizy rozmieszczenia miast Polski (Bromek 1974), wykonał też syntetyczne opracowania rozwoju przestrzennego Krakowa (Bromek 1968a, 1969, 1971, 1975), w tym także w formie map w Atlasie Miasta Krakowa (Bromek 1988, Bromek, Łużna 1988). Badania geograficzno-osadnicze, a zwłaszcza te dotyczące użytkowania przestrzeni miejskiej, prowadził K. Bromek w sposób systematyczny, rozpoczynając od opracowania metod, weryfikowanych w trakcie szczegółowych badań terenowych i syntetyzowanych w postaci teoretycznych uogólnień. W zakresie geografii miast stworzył Profesor oryginalną szkołę badawczą, a koncentracja tych studiów na obszarze Krakowa sprawiła, iż to miasto jest najlepiej przebadane przez geografów ze wszystkich wielkich miast Polski. (abstrakt oryginalny)