Laurea in fisica e matematica presso la Cornell University (New York, 1992) e il Ph.D. in Fisica presso la State University of New York at Stony Brook (USA, 1997). Nel 2001 interrompe l'attività di ricercatore per dedicarsi a tempo pieno al teatro, attività portata avanti in parallelo anche in precedenza. Brunello è affiliato al Dipartimento di Fisica dell’Università di Trento e conduce corsi di comunicazione della scienza attraverso il teatro sia presso l’Università di Trento che quella di Bologna.
Sotto il profilo artistico, Brunello ha frequentato corsi di recitazione e drammaturgia presso le scuole di teatro di: Cornell University – 1990/1992; State University of New York at Stony Brook – 1992/1994; e Utah State University – 1994/1999. È diplomato alla scuola triennale “SCHOOL AFTER THEATRE advanced training program” condotta dal regista russo Jurij Alschitz e affiliata con l’EATC/Russian Academy of Theatre Arts (GITIS) di Mosca.
Brunello è fondatore e direttore artistico del Teatro Portland di Trento di cui è direttore artistico e didattico, e della Compagnia Arditodesìo (www.arditodesio.org).
Con lo spettacolo Sloi Machine di cui è co-autore ed interprete, Brunello vince il IX Festival di Resistenza - Premio Museo Cervi 2010. Con lo spettacolo Libero nel paese della Resistenza, di cui è autore ed interprete riceve la Menzione Speciale al XIII Festival di Resistenza - Premio Museo Cervi 2014.
Dal 2012 Brunello cura e dirige il progetto Jet Propulsion Theatre (JPT) per fare incontrare il teatro con la scienza (www.jetpropulsiontheatre.org). Il progetto JPT è portato avanti in pieno coordinamento con il Laboratorio di Comunicazione delle Scienze Fisiche dell'Università degli Studi di Trento. Brunello è ideatore e co-direttore artistico e scientifico del Teatro della Meraviglia, festival di teatro e scienza e comunicazione della scienza (www.teatrodellameraviglia.it).
Brunello ha al suo attivo numerose collaborazioni sia come attore, che come drammaturgo, regista e pedagogo. Con il progetto JPT Brunello ha collaborato, oltre che con l’Università di Trento, anche con l’Università degli Studi “Statale” di Milano, l’Università di Bologna, l’Università di Bordeaux (Francia), l’Università di Warwick (U.K.) e le Università di KU Leuven e UC Louvain (Belgio).
Il progetto di divulgazione e comunicazione della scienza Augmented Lectures, ideato e portato avanti da Brunello, è stato premiato nel Dicembre 2016 dalla Università della Pennsylvania all’interno della Conferenza Reimagine Education 2016 (www.reimagine-education.com)..