Comincia a correre nell'Olimpia Valdarnese con la quale in 8 stagioni conquista numerose ed importanti affermazioni prima nei Giovanissimi (4 anni con ben 40 successi), poi negli esordienti (2 stagioni con 24 vittorie fra le quali il campionato italiano '79 con uno sprint irresistibile) per finire con due anni negli allievi (9 vittorie). Corridore intelligente sapeva leggere la corsa come pochi. All'epoca vi era un detto che è rimasto nella storia del Ciclismo Valdarnese: "non lo si vede mai, ma è sempre lì". Ogni volta che nasceva una fuga che aveva sentore di arrivo Claudio Brandini era presente. Forse è per questo motivo che la sua carriera ha avuto un impressionante serie di risultati rilevanti.
Infatti continua a vincere anche da juniores (10 successi nel biennio '82-'83) partecipando, inoltre, ai Campionati mondiali '83 in Nuova Zelanda dove ottiene un lusinghiero settimo posto.
Passato dilettante le vittorie diminuiscono drasticamente (in tutto 4 in 6 stagioni) ma rimane la qualità dei piazzamenti e le importanti manifestazioni a cui partecipa: nell'85 corre il Campionato Mondiale in Giappone ed è 5° nella classifica a punti nel Tour de l'Avenir Open.Nell '86 si classifica 5° al Giro Baby ed è azzurro al Giro delle Regioni e alle Universiadi (9° classificato). Nel '89 è azzurro nella Settimana Bergamasca, ai Mondiali di Chambery (Francia) e nel Giro di Germania inoltre arriva secondo nel Gran Premio Liberazione.
Nel '90 passa Professionista rimanendo in categoria per due anni nei quali ha corso la Vuelta '90 (79°) ed il Giro d'Italia '91 (125°). Alla fine del 1991 termina la carriera dopo essere rimasto in sella per 18 lunghissimi anni e aver vestito per ben 10 volte la maglia azzurra della nazionale.