Der Verwaltungsjurist Carl Freiherr von Brandenstein wird im Alter von 31 Jahren als Assessor Stellvertreter des Polizeipräsidenten von Danzig. Ab 1912 leitet er – unterbrochen durch einen kurzzeitigen Kriegsdienst – das Landratsamt von Bleckede bis er 1917 nach Gera wechselt. Dort tritt er in den Staatsdienst des Fürstentums Reuß jüngerer Linie ein. 1918 Vorsitzender des Arbeiter- und Soldatenrates Gera, wird er Minister im Freistaat Reuß und anschließend im Volksstaat Reuß. In dem 1919/20 existierenden Volksstaat Reuß übernimmt von Brandenstein gemeinsam mit dem Juristen William Oberländer die Regierungsgeschäfte. Er beteiligt sich an der Formulierung von Vertragsentwürfen über den Zusammenschluss der thüringischen Kleinststaaten. Im 1920 gegründeten Freistaat Thüringen wird er für einige Jahre Innen- und später Justizminister.

1921 tritt er in die SPD und in den neu gegründeten Republikanischen Reichsbund ein. Der Reichsbund ist ein überparteilicher Zusammenschluss von verfassungstreuen Politikern, die die junge Weimarer Republik stärken wollen. Brandenstein übernimmt für mehrere Jahre den Vorsitz des Reichsbundes. Auch im Reichsbanner ist er als Mitglied des Reichsausschusses aktiv und tritt bei zahlreichen Veranstaltungen auf.

Mit 52 Jahren zieht er sich 1927 ins Privatleben zurück und siedelt nach Berlin über, später hinter die Stadtgrenze nach Woltersdorf. Dort lebt er auch während der Zeit des Nationalsozialismus. Nach Kriegsende wirkt er kurzzeitig als Staatsanwalt beim Amtsgericht Rüdersdorf und übernimmt ehrenamtliche Funktionen in der Kommunalpolitik.