В 1774—1780 гг. В. Бренна принимал участие в раскопках, обмерах и фиксации античных сооружений Рима и выступал как художник-иллюстратор. Гравюры по его рисункам и акварелям издавались в 1776 и 1781—1788 г .
В 1780—1783 гг. Бренна работал в Польше, выполнив декоративные росписи во дворцах польских магнатов Чарторыйских — Любомирских, а также несколько проектов для польского короля Станислава Понятовского.
С 1784 по 1802 г. Бренна трудился в России, где раскрылось его незаурядное дарование как архитектора и художника-декоратора.
С 1784 по 1786 г. Бренна находился в Павловске, где он был помощником Ч. Камерона, а затем стал ведущим архитектором. К 1801 г. по проектам Бренна Павловский дворец частично перестроили и создали в нем уникальные интерьеры: Вестибюль, Итальянский Греческий залы, Ковровый кабинет, Будуар, Парадную опочивальню, залы Войны и Мира, а затем Тронный зал, Картинную галерею и Церковь. В Павловском парке по проектам Бренна распланировали и декорировали район Больших кругов, Старую и Новую Сильвию, построили Пиль-Башню, Амфитеатр. Кроме того, в Павловске Винченцо Бренна соорудил крепость Бип, Трельяж и лестницу у Мариентальского пруда. Одновременно Бренна проектирует и для другой царской резиденции — Гатчины. По его чертежам в Дворцовом парке были распланированы регулярные сады (Собственный, Нижний и Верхний, Голландские, Ботанический), сооружены Адмиралтейские и Березовые триумфальные ворота, портал «Маска» и обелиск на площади Коннетабля, возведены Большая терраса, Павильон Орла. С 1796 по 1800 г. Бренна частично перестраивает Гатчинский дворец и оформляет в нем главные парадные помещения — Мраморную столовую, Малиновую гостиную, Тронную Павла I, Парадную опочивальню, Чесменскую и Греческую галереи.
По проекту Бренна в 1797—1800 годах в центральной части Петербурга возводится и декорируется грандиозный Михайловский (Инженерный) замок и связанный с ним ансамбль — одно из самых оригинальных произведений русской архитектуры.
Бренна проектировал новое оформление интерьеров в Каменноостровском, Мраморном, Таврическом и Зимнем дворцах. По его проекту был сооружен Румянцевский обелиск — один из лучших триумфальных монументов. В августе 1802 г. В. Бренна покинул Россию. До своей смерти в 1820 г. в Дрездене он ничего существенного не создал, и только благодаря русским творениям его имя запечатлено на страницах истории мирового зодчества.