Von 1992 bis 1997 war er Professor für Steuerungs- und Regelungstechnik an der TU Bergakademie Freiberg. Seit 1997 ist er Professor für Angewandte Informatik/Automatisierungstechnik und Leiter des Instituts für Angewandte Informatik im Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
Bretthauer wirkte langjährig im Vorstand der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Düsseldorf / Frankfurt a. M. Für die Wahlperiode ab 2000 wurde er als Vorsitzender der GMA auf Bundesebene gewählt.
2000 – 2006: Mitglied der Vorstandsversammlung des VDI.
2000 – 2009: Mitglied der Wissenschaftlichen Beirates des VDI.
1997 – 2002: Fachgutachter der Deutschen Forschungsgemeinschaft für das Fachgebiet Regelungstechnik und stellv. Vors. für Allgemeine Ingenieurwissenschaften.
2000 – 2010: Fachgutachter für Allgemeine Ingenieurwissenschaften des Landes Baden-Württemberg.
↑Peter Neumann (Hrsg.): Magdeburger Automatisierungstechnik im Wandel – Vom Industrie- zum Forschungsstandort. Autoren: Christian Diedrich, Rolf Höltge, Ulrich Jumar, Achim Kienle, Reinhold Krampitz, Günter Müller, Peter Neumann, Konrad Pusch, Helga Rokosch, Barbara Schmidt, Ulrich Schmucker, Gerhard Unger, Günter Wolf. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg; Institut für Automation und Kommunikation Magdeburg (ifak), Magdeburg 2018, Herstellung: Grafisches Centrum Cuno GmbH & Co. KG, Calbe (Saale), ISBN 978-3-944722-75-7.
↑Gisela Laalej: VDI verleiht Ehrenzeichen an drei Ingenieure. In: VDI nachrichten. Nr.47, 12. November 2012, ISSN0042-1758, S.27.