Representando a sua nação no ciclismo de pista, Brennauer terminou em oitavo na prova de perseguição por equipes dos Jogos Olímpicos de Londres 2012. Em 24 de setembro de 2014, Brennauer tornou-se campeã mundial no contrarrelógio, em Ponferrada, Espanha. Em novembro de 2015, ela foi anunciada como parte do pelotão inaugural da equipe Canyon-SRAM para a temporada de 2016.