Nel frattempo era diventato anche uno dei piloti dell'Alfa Romeo nel campionato mondiale sportprototipi e grazie a questo, quando la casa di Arese decise, oltre che fornire le motorizzazioni alla Brabham, di progettare una monoposto interamente sua, incaricò Brambilla di tutti i collaudi e grazie alle sue indicazioni riuscì a far progredire parecchio la vettura. Il 10 settembre 1978, nel Gran Premio d'Italia che si disputava nella sua città natale, Brambilla rimase però gravemente ferito nello stesso incidente che costò la vita al collega Ronnie Peterson: dapprima in serio pericolo di vita a causa di una frattura al cranio, con conseguente trauma cranico, lentamente si riprese e ad inizio ottobre venne dimesso dall'ospedale. Nonostante una lunga degenza, riuscì a riprendersi e l'anno seguente tornò a correre.