Dopo il , in cui segna un gol contro l', il rendimento di Brehme in nazionale ha una svolta: le prestazioni offerte dal giocatore con la maglia dell' convincono infatti il commissario tecnico Franz Beckenbauer ad impiegarlo da titolare sulla corsia mancina. Nel 1990 disputa il suo secondo Mondiale e si distingue come il miglior terzino sinistro della manifestazione, realizzando tre gol decisivi e mettendo in mostra la consueta abilità con entrambi i piedi: agli ottavi di finale segna ai con un destro a giro, mentre dal suo sinistro parte la punizione che, grazie alla deviazione di un avversario, sblocca il risultato nella semifinale contro l'; sempre contro gli inglesi mette a segno il proprio tiro dal dischetto dopo che i tempi supplementari si erano chiusi in parità. Infine, nella finale contro l'Argentina si incarica di un rigore a cinque minuti dal termine dell'incontro, superando con un destro a fil di palo l'estremo difensore avversario Sergio Goycochea – decisivo per la propria squadra nelle precedenti vittorie ai rigori contro e Italia – e consentendo alla Germania di laurearsi campione del mondo per la terza volta. Inserito nell"All-Star Team" del Mondiale, a fine anno si classifica al terzo posto nella classifica del Pallone d'oro.