Unmittelbar nach dem Studium erhielt Karl-Heinz Brandt sein Erstengagement als Spieltenor am Stadttheater Aachen (1984 - 1986) und anschließend ein Festengagement am MiR  Gelsenkirchen, wo er u. a. mit Regisseuren wie Herbert Wernicke, Christoph Nel, Dietrich Hilsdorf und Peter Konwitschny arbeitete. Neben Partien wie Monostatos, Pedrillo, Albert Herring, Tanzmeister, Brighella, Steuermann und Dr. Cajus sang er auch den David in Die Meistersinger von Nürnberg.
Von 1993 bis 1998 freiberuflich tätig, gastierte Karl-Heinz Brandt an verschiedenen Opernhäusern (Deutsche Oper am Rhein, Staatstheater Karlsruhe, Wiesbaden, Darmstadt, Hannover, Stadttheater Wuppertal, Komische Oper Berlin, Semperoper Dresden u. a.) und Festivals.

Als gefragter Konzert- und Oratoriensänger konzertierte er in der Alten Oper Frankfurt, 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 bei Mozarts Requiem im Gedenkkonzert für den 2001 verstorbenen Dirigenten Giuseppe Sinopoli. 2010 war er mit einer konzertanten Fassung von La Grande-Duchesse de Gérolstein unter Hervé Niquet (in der Titelpartie Anne Sofie von Otter) am Theater an der Wien sowie im Salle Pleyel (Paris).
Seit der Spielzeit 1998/99 ist Karl-Heinz Brandt festes Ensemblemitglied am Theater Basel. In dieser Zeit sang er sämtliche Fachpartien des Repertoires sowie Tenorpartien in der Alten Musik wie auch in der zeitgenössischen. Bei den letzten drei großen Projekten von Herbert Wernicke am Theater Basel unter der musikalischen Leitung von Konrad Junghänel bzw. Michael Hofstetter war Karl-Heinz Brandt mit mehreren Rollen beteiligt. In den weiteren Jahren entwickelte sich eine enge künstlerische Zusammenarbeit mit Calixto Bieito, Christoph Marthaler und Emar Goerden. Aber auch in verschiedenen Uraufführungen u. a. von Klaus Huber, Wolfgang Mitterer, Helmut Oehring und zuletzt beim Lucerne Festival 2013 in einem Stück von Michael Wertmüller wirkte Karl-Heinz Brandt mit.
Eine außergewöhnliche Fassung der Dichterliebe von R. Schumann erarbeitete er mit dem Schauspieler Klaus Brömmelmeier.
Mit der erfolgreichsten Produktion der letzten Spielzeiten Meine faire Dame von Christoph Marthaler gastierte er 2012 bei den Theaterformen in Braunschweig, bei den Festivals in Avignon, in Edinburgh wie auch im Théatre Odéon in Paris.
Am Theater Basel war er u. a. in den Produktionen Don Carlos, Orfeo, Sekretärinnen, Lulu, Aus einem Totenhaus, Carmina Burana, Wozzeck und Katja Kabanowa zu sehen.
Aktuell singt er die vier Diener Rollen in Hoffmanns Erzählungen, Rodrigo in Verdis Otello sowie in der Schweizer Erstaufführung Hölderlin von Peter Ruzicka.

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