Es conocida por sus actuaciones en las series de televisión NYPD Blue, Judging Amy y Private Practice.
[2] En su primer rol televisivo, Brenneman interpretó a la policía Janice Licalsi en la serie NYPD Blue.
Luego de abandonar NYPD Blue, Brenneman apareció en varias películas, incluyendo Casper, Heat, Fear, Daylight y Nevada.
En 1999, Brenneman creó la serie Judging Amy, de la que también fue productora ejecutiva y actriz principal.
Brenneman interpretaba a una madre soltera trabajando como juez en la Corte Familiar en Hartford (Connecticut).