Gulbrandsen begynte å trene friidrett som medlem av IF Rollo, men representerte SK Vidar størstedelen av karrieren. Han debuterte på det norske friidrettslandslaget i 1957 i en landskamp mot Frankrike i Paris. Han deltok i alt i 35 landskamper, i svært mange som kaptein. Han var med i EM i friidrett 1958 og 1962, hvor han begge gangene blei slått ut i forsøksheatet, samt i Sommer-OL 1960 der han nådde semifinalen.