Brendemoens forskningsområder lå i hovedsak innenfor tyrkisk lingvistikk og litteratur. I 1991 var han gjesteprofessor i turkologi ved Johann Wolfgang Goethe-Universität i Frankfurt am Main, og fra 2001 til 2002 ved Johannes-Gutenberg-Universität i Mainz. I august 2001 disputerte Brendemoen med avhandlingen . I doktoravhandlingen studerte han dialektene på den østlige delen av Svartehavskysten. Studien kastet blant annet også lys over historiske befolkningsendringer i regionen.