A los 18 años, Bramhall, realizó una gira con The Fabulous Thunderbirds, la banda de Jimmie Vaughan. Dos años más tarde fundó, junto a Charlie Sexton y los miembros de la sección rítmica de Stevie Ray Vaughan, Chris Layton y Tommy Shannon, la banda Arc Angels. Tras la publicación en 1999 de Jellycream, su segundo álbum en solitario, Bramhall recibió las llamadas de Roger Waters y Eric Clapton.[2] Bramhall se unió a Waters para la gira In the Flesh tour, como guitarra y vocalista, reemplazando a David Gilmour en las canciones de Pink Floyd. Sus actuaciones fueron recogidas en el álbum "In the Flesh – Live". Bramhall también tocó con Eric Clapton en Riding With The King, una colaboración con B.B. King. El álbum incluye versiones de temas de Clapton y King así como de varios temas de blues, incluyendo dos canciones de Jellycream.
En 2006, Bramhall (con su banda Smokestack) publicó un DVD en directo titulado Live at the Great Wall of China.[3] Dos de los temas fueron publicados en iTunes bajo el título de "Doyle Bramhall II (Live At the Great Wall of Chine)".[4]
Además de Clapton y Waters, Doyle Bramhall II ha colaborado con artistas de la talla de T-Bone Burnett, Elton John, Derek Trucks, Susan Tedeschi, Gary Clark Jr., Gregg Allman, Dr. John, Allen Toussaint, Billy Preston, Erykah Badu, Questlove y Meshell Ndegeocello, Bramhall ha producido también álbumes, como 100 Miles from Memphis de Sheryl Crow en 2011,[5] a la que también acompañó en la gira de presentación del álbum.[6]
En 2013, Bramhall coprodujo el álbum de Eric Clapton, Old Sock, y en 2014 participó en la grabación de The Breeze: An Appreciation of JJ Cale. Acompañó a Clapton en su gira de 50 aniversario,[7] como telonero y como acompañante. Participó como invitado en el Crossroads Guitar Festival, que fue grabado y publicado como álbum en directo y DVD. Bramhall también colaboró como guitarrista en el álbum de Elton John, The Diving Board.[8]
En 2015,[9] se unió a the Tedeschi Trucks Band y Sharon Jones & the Dap Kings para la gira "Wheels of Soul" a través de Estados Unidos y para el concierto homenaje a Joe Cocker,[10] junto a Leon Russell, Rita Coolidge, Bobby Torres, Claudia Lennear, Chuck Blackwell, Pamela Polland, Daniel Moore, Matthew Moore, Chris Stainton y la fotógrafa Linda Wolf.
Bramhall lanzó su cuarto álbum de estudio, titulado Rich Man, el 30 de septiembre de 2016. Este álbum consta de 12 originales y una versión de "Hear My Train A Comin'" de Jimi Hendrix.[11] En 2018 firmó un nuevo contrato discográfico con Mascot Label Group con expectativas de publicar un nuevo álbum en otoño. Titulado Shades, el nuevo álbum se lanzó el 5 de octubre de 2018. El sencillo principal "Everything You Need", fue un dueto con Eric Clapton. Además de Clapton, el álbum incluyó colaboraciones con Norah Jones, Greyhounds y Tedeschi Trucks Band.[12]
En 2022, los Arc Angels se reunieron para una pequeña gira por el sur de Estados Unidos. En 2023, Bramhall participó en un concierto tributo a Jeff Beck durante dos noches (22 y 23 de mayo) en el Royal Albert Hall junto a Eric Clapton, Rod Stewart, Ronnie Wood, Gary Clark Jr. y Joss Stone entre muchos otros.[13]
Bramhall es uno de los pocos guitarristas que toca con la guitarra encordada para diestros a pesar de ser zurdo, esta inusual técnica hace que el sonido de Bramhall tenga unas características únicas. Otros guitarristas que utilizan esta técnica son Albert King y el canadiense Jeff Healey.
