Am 1. Dezember 1995 wurde sie im Landratsamt München Abteilungsleiterin für Umweltschutz. 1997 und 1998 absolvierte sie einen Lehrgang für Verwaltungsführung für den höheren Dienst und ging danach ins bayerische Innenministerium zurück. 1999 wechselte sie in die Staatskanzlei – Außenstelle Berlin – und wurde dort Referatsleiterin für Bundes- und Europaangelegenheiten. Ab 18. November 2002 war sie im Bayerischen Landesamt für Statistik und Datenverarbeitung Vizepräsidentin, Landeswahlleiterin und Leiterin des Rechenzentrums Süd. 2008 bis 2014 war sie Regierungspräsidentin des Bezirks Oberpfalz und ab 2014 Leiterin der Abteilung für Verfassungsschutz und Cybersicherheit[2] im bayerischen Staatsministerium des Innern.
Am 1. Juli 2016 wurde sie als erste Frau[3] Regierungspräsidentin Oberbayerns. Am 10. April 2018 wurde bekannt, dass Brunner als Ministerialdirektorin in das neue Ministerium für Wohnen, Bau und Verkehr wechselt. Ihre Nachfolgerin an der Spitze der Regierung von Oberbayern wurde Maria Els[4], vorher Personalabteilungsleiterin im Bayerischen Innenministerium.[5]