A nagyszombati kollégiumban végezte tanulmányait. A rendbe Bécsben, 1714. október 9-én lépett be. A noviciátust és a filozófiai tanulmányokat Bécsben végezte. Utána két évig Görzben nyelvtant és humaniorát tanított. Grazban szentelték pappá 1724-ben, ez után misszióba ment. Tizennégy évet töltött a Maranon folyó melletti missziókban. Először az andoa indiánok között misszionált, majd 1732-ben a San Regis de Yameos redukció vezetésével bízták meg. A következő években bejárta a környéken élő yameo indiánok településeit, amelyek a Maranon és az Ucayali összefolyása körül feküdtek. Első európaiként sikeresen felhatolt a Nanay és Itatay folyókon. Útközben térképeket készített, részletesen leírta és lerajzolta az őserdőben található növényeket és állatokat. Megtanulta a yameók nyelvét, tanulmányozta életüket és szokásaikat. A felépített kis templomok köré falvakat telepített, melyek közül több ma is létezik. A yameókon kívül misszionált az omagua, miguiano, amaono és parano indiánok között. Sikeres szervezőmunkája nyomán 1742-ben a jezsuiták quitói tartománya elöljárójának, provinciálisnak jelölték, amely tisztet 1744-1747 között látta el.
Szülővárosában, Komáromban a Szent András-templomban 2015. március 14-én állítottak Brentán Károlynak emléktáblát.

Nagy mennyiségű kéziratot írt, amelyben feldolgozta a Maranon-vidék földrajzát, néprajzát, növény- és állatvilágát, és természetesen a missziók történetét. Az anyagot két kötetbe rendezte, és Genovába indult, hogy kinyomtassák. Útközben meghalt, a nála levő kéziratok eltűntek. Egyedül az a térkép maradt meg, amelyet könyve mellékletének szánt, ezt először Quitóban, majd Rómában adták ki.