Urodził się jako Klaus Georg Steng[1] w Bad Aussee jako syn Marii Brandauer i Georga Stenja, urzędnika państwowego[2]. Później przyjął imię swojej matki jako część swojego zawodowego nazwiska, Klaus Maria Brandauer. Uczęszczał do niemieckiej Hochschule für Musik und Darstellende Kunst w Stuttgarcie.
Po raz pierwszy pojawił się na małym ekranie w telewizyjnym melodramacie historycznym Das Käthchen von Heilbronn (1968). W 1975 wystąpił w drugim sezonie serialu Derrick w odcinku 8 pt.: „Pfandhaus”.
W miniserialuJan Krzysztof (Jean-Christophe, 1978) zagrał tytułową rolę kompozytora. Rozgłos światowy przyniosła mu kontrowersyjna postać aktora Hendrika Hoefgena, który ulega zarażeniu faszyzmem i degraduje się moralnie w dramacie Istvána SzabóMefisto (Mephisto, 1981)[3].
Rola pułkownika Alfreda Redla w dramacie Istvána SzabóPułkownik Redl (Oberst Redl, 1985) pozwoliła mu na zademonstrowanie całej jego ekspresji i skali talentu[5].
W 1963 poślubił Karin Katharinę Müller, z którą ma syna. Byli razem do jej śmierci 13 listopada 1992 w wieku 47 lat. W dniu 6 lipca 2007 Brandauer ożenił się ponownie – jego drugą żoną została Natalie Krenn.