Brandauer az érettségit követően 1962-től Stuttgartban a Zene- és Előadóművészeti Főiskolára iratkozott be, de két szemeszter elvégzése után otthagyta. Első színházi szerepe a Claudio volt ShakespeareSzeget szeggel című vígjátékában, 1963-ban, a tübingeni színházban. Később a bécsi Josefstadti Színház társulatánál játszott; szélesebb körben LessingEmilia Galotti című drámájában nyújtott alakítását követően vált ismertté (1970). 1972 óta a bécsiBurgtheater társulatának tagja.
Filmes pályafutása gyakorlatilag 1981-ben kezdődött, amikor Szabó IstvánMephisto című alkotásában kapott főszerepet. A film 1982-ben megkapta a legjobb külföldi filmért járó Oscar-díjat. Ezt követően Szabó István következő két filmje, a Redl ezredes és a Hanussen címszerepét is ő alakította.
Első felesége, Karin Katharina Müller filmrendező és forgatókönyvíró 1992-ben elhunyt.
Brandauer Bad Aussee-ben, Bécsben és New Yorkban él; a bécsi színművészeti főiskola, a Max Reinhardt Szeminárium professzora. 2007 óta Natalie Krenn a neje. 2011-ben nyugalomba vonult.