Brenneman je kćerka Frederice S,. sutkinje iz Connectituta, i Russella L. Brennemana, odvjetnika.[1][2] Brenneman je započela karijeru u Glastonbury-ju, gdje je glumila u kazalištu kao tinejdžerica, u školskoj lokalnoj dramskoj grupi. Dimplomirala je na sveučilištu u Harvardu1987. godine. Dok je bila na Harvardu, pomogla je u osnovanju kompanije Cornerstone Theatre Company, s kojom je putovala nekoliko godina nakon diplomiranja.[3]
Karijera
U svojoj prvoj važnijoj televizijskoj ulozi, Brenneman je glumila Janice Licalsi, policajku povezanu s mafijom, u policijskoj dramskoj seriji NYPD Blue. Njen lik, koji je imao romantičnu vezu s likom kojeg je glumio David Caruso, pojavljivao se u prvoj sezoni serije (1993–1994) i u nekoliko prvih epizoda u drugoj sezoni. 1994. godine nominirana je za Emmy-ja za najbolju sporednu ulogu u dramskoj seriji, a 1995. za najbolju istaknutu gostujuću glumicu.
Nakon napuštanja serije NYPD Blue, Brenneman se pojavila u nekoliko filmova, uključujući Casper (1995), Heat (1995), Fear (1996), Daylight (1996) i Nevada (1997). Pojavila se u seriji Frasier, u sezoni 1998-1999. godine.
1999. godine, Brenneman je postala tvorac i glavni producent televizijske serije Sutkinja Amy, u kojoj je igrala glavnu ulogu. Brenneman je utjelovila rastavljenu samohranu majku koja radi kao sutkinja u Hatfordu, u Connectitutu. Ideja serije bazirana je na ranim životnim iskustvima njene majke, Frederice Brenneman, sutkinje u Connectitutu. Na CBS-u s eprikazalo 6 sezona i 138 epizoda serije Sutkinja Amy od 19. rujna1999. godine do 3. svibnja2005. godine.