Nach seinem Studium an der Musikhochschule in Münster trat Karl-Heinz Brandt sein erstes Engagement 1984 am Stadttheater Aachen an. Dem folgte ein Festengagement am Musiktheater im Revier Gelsenkirchen und nach freiberuflicher Tätigkeit von 1993–1998 wurde er Mitglied im Solistenensemble am Theater Basel.Karl-Heinz Brandt gastierte u.a. bei den Eutiner Sommerfestspielen, an den Staatstheatern Karlsruhe, Wiesbaden, Darmstadt, Nürnberg und Hannover wie auch an der Semperoper, der Komischen Oper Berlin und der Opera de la Bastille.
Er arbeitete mit Regisseuren wie Herbert Wernicke, Calixto Bieito, Dietrich Hilsdorf, Peter Konwitschny und Christoph Marthaler zusammen. Neben Partien wie Monostatos, Pedrillo, Wenzel, Albert Herring, Tanzmeister, Brighella, Dr. Cajus und Steuermann sang er auch den David in «Die Meistersinger von Nürnberg».
Als gefragter Konzert- und Oratoriensänger konzertierte er in der Alten Oper Frankfurt mit dem Barockorchester «La Stagione Frankfurt» unter Prof. Michael Schneider, den Tonhallen Zürich und Düsseldorf, in den Philharmonien von Köln und Berlin, im Palais de la Musique Strasbourg mit dem Kammerchor und dem Barockorchester Stuttgart unter Frieder Bernius, in Brüssel und Barcelona, in Bamberg mit den Bamberger Symphonikern unter Hans Zender sowie an gleicher Stelle das «Mozart Requiem» im Gedenkkonzert für den 2001 verstorbenen Dirigenten Giuseppe Sinopoli. Seit der Spielzeit 1998/1999 ist Karl-Heinz Brandt festes Ensemblemitglied am Theater Basel. Seine wichtigsten Produktionen am Theater Basel waren wohl die unter Herbert Wernicke mit Aufführungen geistlicher Werke von H. Schütz, J.S. Bach und G.F. Händel. In den letzten Spielzeiten war Karl Heinz Brandt in den Produktionen «L’amour des trois oranges», «Don Carlos», «Zaïde/Adama», «Sekretärinnen», «Die Entführung aus dem Serail», «L’Orfeo», «Carmina burana», «¡Pasión!», «Der fliegende Holländer», «Lulu» und «Madama Butterfly» zu erleben. In dieser Spielzeit war er u.a. als Schapkin/Kedril in «Aus einem Totenhaus» unter der Regie von Calixto Bieito zu sehen.