En los últimos años, entre 2016 y 2023, también lideró la Sinfonietta de Basilea, orquesta donde dirige programas que combinan obras contemporáneas con repertorio estándar, en una búsqueda constante para desafiar las convenciones clásicas y explorar nuevas vías para la interpretación orquestral.

Brönnimann dirigió salientables interpretaciones de obras de compositores como Ligeti, Romitelli, Boulez, Vivier, Schnebel y Zimmerman en festivales como el Wien Modern, Darmstadt, Mostly Mozart en el Lincoln Center y los Proms de la BBC, y goza de la más alta consideración de algunos de los compositores más eminentes de la actualidad, como Chin, Lachenmann y Saariaho. En las últimas temporadas se ha convertido en un director muy demandado, dirigiendo la Filarmónica de Seúl, Filarmónica de Oslo, Sinfónica de la WDR, Sinfónica de Barcelona, Filarmónica de Bergen, la Sinfónica de la Radio de Viena y las orquestas de Cámara de Aurora y Munich, entre otras.

En los teatros de ópera, Brönnimann dirigió Le Grand Macabre de Ligeti en la English National Opera, la Komische Oper Berlin y el Teatro Colón (Buenos Aires) en las producciones de la Fura dels Baus y Barrie Kosky, La muerte de John Adams de Klinghoffer en la English National Opera, L’amour de loin de Kaija Saariaho en el Festival de Bergen y la Ópera de Noruega, e Index of Metals de Romitelli con Barbara Hannigan en el Theater an der Wien de Viena. En el Teatro Colón de Argentina también dirigió Erwartung de Schoenberg, Hagith de Szymanowski y The Little Match Girl de Helmut Lachenmann, con el compositor como narrador, y Die Soldaten de Zimmermann.