Es el hijo de la actriz austriaca Monica Bleibtreu y el actor Hans Brenner.
El apellido Bleibtreu se puede traducir del alemán como “permanece fiel”.
Su primera aparición en televisión fue de niño, en la serie infantil Neues aus Uhlenbusch.
Se hizo popular en Alemania sobre todo gracias a numerosos largometrajes televisivos, pero también a algunos papeles en películas de cine como Lola rennt (Corre, Lola, corre), Knockin' On Heaven's Door y El Experimento (Das Experiment).
Con el cineasta Fatih Akin rodó los filmes Im Juli y Solino.