Brambillas große Stunde kam beim verregneten und abgebrochenen Grand Prix von Österreich 1975 in Spielberg, den er nach vorzeitigem Abbruch völlig überraschend gewann. Bei der Zieldurchfahrt riss er beide Arme in die Höhe, wodurch er gegen die Leitplanke fuhr und die Ehrenrunde mit einem ramponierten Auto absolvierte. 1977 wechselte er für zwei Jahre in das Team von John Surtees, für das er einige großartige Rennen bestritt. 1978 wurde er ein Opfer der Startkollision beim Großen Preis von Italien in Monza, die den Schweden Ronnie Peterson das Leben kostete. Brambilla wurde von einem durch die Luft fliegenden Rad am Kopf getroffen und lebensgefährlich verletzt. Dennoch kehrte er 1979 und 1980 sporadisch für Alfa Romeo, für die er schon früher getestet hatte, in die Formel 1 zurück, bevor er nach dem Großen Preis von Italien 1980 in Imola zurücktrat. Nach seinem Rücktritt führte er seine Autowerkstätte in Monza weiter und fungierte jahrelang als Motorradbegleitfahrer beim Giro d’Italia.