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Gli inizi e il Borussia Dortmund
Dopo le prime esperienze nei settori giovanili della SG Lütgendortmund e dell'Eintracht Dortmund, Brunner passò al Rot-Weiss Essen e successivamente al Bochum. Nel 2020 entrò nel vivaio del Borussia Dortmund, con il quale si mise rapidamente in evidenza per prolificità realizzativa. Nella Bundesliga Under-17 arrivò a segnare 16 reti in cinque presenze, venendo successivamente aggregato alla formazione Under-19 già a 16 anni.
Nella stagione 2023-2024 realizzò 21 reti e otto assist in 25 incontri con le formazioni giovanili del Borussia Dortmund. Parallelamente iniziò ad allenarsi con il settore professionistico e il 17 marzo 2024 esordì in 3. Liga, giocando con il Borussia Dortmund II nella partita persa per 4-0 contro il Rot-Weiss Essen. Disputò una seconda gara nella categoria il 27 aprile seguente contro l'Erzgebirge Aue, terminando così la prima esperienza tra i professionisti con due presenze.
Monaco e prestito al Cercle Bruges
Il 16 agosto 2024 venne acquistato a titolo definitivo dal Monaco, sottoscrivendo un contratto valido fino al giugno 2028. Contestualmente fu ceduto in prestito per un anno al Cercle Brugge, società belga legata al club del Principato.
Con il Cercle esordì sia nella Pro League sia nelle competizioni UEFA. Dopo una prima parte di stagione utilizzato prevalentemente come subentrante, trovò maggiore spazio nei mesi successivi. Il 22 febbraio 2025 realizzò la sua prima rete nel massimo campionato belga, segnando nel finale il gol dell'1-1 contro il Kortrijk. Partecipò inoltre al percorso in Conference League, concluso agli ottavi di finale contro lo Jagiellonia Białystok.
Nella parte conclusiva dell'annata contribuì alla permanenza del Cercle Bruges nella massima serie. Nel doppio spareggio contro il Patro Eisden realizzò due reti nella gara d'andata, vinta per 5-1, con i belgi che si imposero complessivamente per 8-2. Terminò il prestito con 28 presenze e sei reti in tutte le competizioni.
Ritorno al Monaco
Rientrato al Monaco nell'estate 2025, debuttò con la prima squadra il 16 agosto seguente nella vittoria casalinga per 3-1 contro il Le Havre, subentrando negli ultimi minuti dell'incontro. Nel corso della stagione 2025-2026 trovò spazio prevalentemente dalla panchina, chiudendo l'annata con sette presenze ufficiali e senza reti.
Nell'estate 2026 si mise in evidenza durante la preparazione realizzando cinque gol in cinque incontri amichevoli. Il 20 agosto segnò la prima rete ufficiale con la maglia monegasca, nella vittoria esterna per 3-2 contro il Górnik Zabrze nell'andata dei play-off di Conference League. Andò nuovamente a segno nella gara di ritorno, vinta 4-1, contribuendo alla qualificazione alla fase campionato.
Il 30 agosto realizzò i primi gol in Ligue 1, mettendo a segno una doppietta nella vittoria per 2-0 contro l'Olympique Marsiglia. Dopo essere rimasto a secco nella successiva vittoria sul Paris Saint-Germain, il 12 settembre segnò da circa 25 metri la rete dell'1-1 sul campo dello Strasburgo. Sei giorni più tardi aprì le marcature nel successo per 2-1 contro il Lens, raggiungendo quattro reti nelle prime cinque giornate di campionato.
Nazionale
Brunner ha rappresentato la Germania nelle varie selezioni giovanili a partire dall'Under-16. Con l'Under-17 fu uno dei protagonisti del campionato europeo 2023 in Ungheria. Segnò quattro reti nel torneo, tra cui una doppietta nella vittoria per 3-1 sulla Francia nella fase a gironi e un gol nella semifinale vinta per 5-3 contro la Polonia. La Germania sconfisse nuovamente la Francia ai rigori nella finale, conquistando il titolo europeo; Brunner terminò la manifestazione come capocannoniere a pari merito con Robert Ramsak, Marc Guiu e Lamine Yamal e venne successivamente nominato miglior giocatore del torneo dalla UEFA.
Nel novembre dello stesso anno fu convocato per il campionato mondiale Under-17 in Indonesia. Dopo avere segnato nella fase a gironi contro la Nuova Zelanda, realizzò su rigore l'unica rete del quarto di finale contro la Spagna. In semifinale contro l'Argentina segnò una doppietta nei tempi regolamentari e trasformò il rigore decisivo nella serie finale, permettendo alla Germania di raggiungere la finale. Nell'ultimo atto contro la Francia realizzò su rigore il gol dell'1-0; l'incontro terminò 2-2 e la Germania vinse successivamente ai tiri di rigore, conquistando per la prima volta il titolo mondiale di categoria. Brunner concluse il mondiale con cinque reti in sette incontri e ricevette il Pallone d'oro FIFA come miglior giocatore della competizione.
Passato successivamente alle rappresentative Under-18 e Under-19, con quest'ultima totalizzò 15 presenze e cinque reti e partecipò al campionato europeo di categoria del 2025, raggiungendo le semifinali.
Nel settembre 2025 esordì con l'Under-20. In quattro presenze nell'Elite League realizzò complessivamente otto reti, tra cui una tripletta contro la Romania e una doppietta contro l'Italia, eguagliando il primato di marcature della rappresentativa tedesca Under-20 registrato dalla DFB.
Il 18 settembre 2026 ricevette per la prima volta la convocazione nella nazionale Under-21, chiamato dal commissario tecnico Antonio Di Salvo per le ultime tre partite di qualificazione al campionato europeo di categoria del 2027.
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