Brändström blev underlöjtnant vid Närkes regemente 1871, löjtnant vid Generalstaben 1880, och överstelöjtnant vid första livgrenadjärregementet 1896. År 1898 blev han överste för första livgrenadjärregementet, och 1906 befordrades han till generalmajor. Brändström fick avsked med tillstånd att kvarstå i armén samma år, och befordrades 1914 till generallöjtnant. Åren 1905-1907 var Brändström chef för kronprinsens stab och sedan 1908 överadjutant hos Gustaf V. Åren 1885-1891 var han militärattaché vid beskickningen i S:t Petersburg, och 1899 teknisk delegerad vid fredskonferensen i Haag och 1905 ledamot av Bodenkommittén. 1906 utnämndes Brändström till envoyé i S:t Petersburg och lyckades på ett förtjänstfull sätt tillvarata Sverige intressen i Ryssland, särskilt under krigsåren 1914-1918. Brändström lämnade Ryssland och återvände till Sverige under hösten 1918 men kvarstod formellt som envoyé fram till 1920.[8]
Brändströms dotter Elsa Brändström skrev en uppmärksammad bok om åren i Ryssland.