Brunner forscht in der Empa-Abteilung «Air Pollution / Environmental Technology» und ist dort seit 2006 Leiter der Forschungsgruppe «Atmospheric Modelling and Remote Sensing». Dabei spezialisiert er sich auf die Modellierung der Luftqualität, die sogenannte inverse Schätzung von Treibhausgasemissionen, die Fernerkundung von Spurengasen und die Untersuchung der städtischen Luftqualität und des innerstädtischen Klimas. Gemeinsam mit seinem Team entwickelt er an der Empa eine Reihe fortschrittlicher atmosphärischer Modelle, die sich auf regionale bis städtische Skalen konzentrieren.

Sein Physikstudium mit den Schwerpunkten Atmosphärenphysik und Quantenelektronik schloss Brunner 1992 an der ETH Zürich ab, danach hat er promoviert, ebenfalls an der ETH Zürich. Nach einem zweijährigen Forschungsaufenthalt in den Niederlanden am «Royal Netherlands Meteorological Institute» kehrte er 2000 an die ETH Zürich zurück. Dort unterrichtet er bis heute am Departement für Umweltsystemwissenschaften den Master-Kurs «Tropospheric Chemistry» sowie im Departement für Architektur einen Teil des Kurses «Building Physics IV: Urban Physics».