После месячного пребывания в учебно-тренировочном авиаполку Уральского военного округа, где он осваивал боевое применение самолета, младший лейтенант Брандыс в августе 1943 года в качестве лётчика прибыл в 75-й Сталинградский гвардейский авиаполк 1-ой гвардейской штурмовой авиадивизии в составе действующей армии Южного фронта. С этого момента двадцатилетний лётчик начинает вносить свой личный вклад в дело Победы.

31 августа 1943 года он совершает первые два боевых вылета на штурмовку вражеского переднего края. К тому времени экипаж штурмовика Ил-2 из-за высоких потерь был дополнен стрелком. Задачей стрелка являлся обзор задней полусферы и защита самолёта от нападения со стороны хвоста с помощью подвижного крупнокалиберного пулемёта.

В день, когда в часть прибыли стрелки для формирования экипажей, Анатолий где-то задержался и в помещении остался только один претендент: невысокий, щупловатый и довольно пожилой, по мнению других лётчиков, киргиз. Звали его Абдыкасым Карымшаков, и было ему за тридцать, что, естественно, делало его в глазах молодых двадцатилетних лётчиков менее привлекательным, чем земляки-ровесники.

Абдыкасым оказался верным боевым другом и отличным стрелком, не раз выручавшим из беды самолёт, лётчика и себя. С лёгкой руки Анатолия его "перекрестили" в Андрея.

Войну Абдыкасым Карымшаков закончил полным кавалером ордена Славы, что приравнено по статусу к званию Герой Советского Союза. В Киргизии таких кавалеров всего несколько человек, и А. Карымшаков после войны стал там очень почитаемым гражданином. На всех встречах и торжествах он всегда начинал разговор со слов благодарности своему командиру.

Начались боевые будни экипажа, вылеты на штурмовку вражеских войск, танковых колонн, укреплений. Теперь дальнейшая судьба зависела от мастерства лётчика и стрелка. Особенностью целевого назначения штурмовика Ил-2, по определению, предполагались полёты на низких высотах. Обладая мощным вооружением, самолёт представлял грозную боевую силу. Однако при штурмовке он находился в поле досягаемости практически всех видов наземного оружия противника. И, несмотря на наличие брони, боевые потери этих самолётов, особенно в начальный период войны, были весьма велики. 

Так, средняя "продолжительность жизни" штурмовика, когда он был одноместным и совершенно не защищался от нападения немецких истребителей со стороны хвоста, составляла 7–9 боевых вылетов. Поэтому и награждение боевыми наградами лётчиков-штурмовиков определялось количеством успешных боевых вылетов. В самом начале войны звание Героя Советского Союза лётчик-штурмовик мог получить за 40 боевых вылетов. За меньшее их число лётчики представлялись к награждению орденами. После появления в составе экипажа стрелка потери штурмовиков от истребителей значительно уменьшились, а "нормы" для награждения соответственно были увеличены.

К своей первой боевой награде, ордену Красного Знамени, Анатолий Брандыс был представлен 25 октября 1943 года. Вот выписка из наградного листа: "За совершение с 19.8.43 г. по 23.10.43 г. 24-х боевых вылетов на штурмовку и бомбометание войск противника, за уничтожение укреплений, техники и живой силы". Представление подписал командир авиаэскадрильи старший лейтенант Леонид Беда, с которым они впоследствии пройдут всю войну, вместе одним Указом Президиума Верховного Совета СССР получат вторые Золотые Звёзды Героев Советского Союза и останутся друзьями на всю жизнь.

Созрело решение: сесть рядом, забрать экипаж и взлететь. В степи это возможно, хотя и очень опасно. Брандыс заходит на посадку, но тут замечает, что с земли Леонид Беда подаёт ему какие-то знаки, лихорадочно размахивая руками, показывая, чтобы он не садился. Опытный глаз командира заметил, что у самолёта Брандыса повреждено шасси. Сесть в такой ситуации на "брюхо" вполне возможно, но…. Самолёт Брандыса взмывает вверх, он вызывает по рации младшего лейтенанта А. Берестнева и приказывает ему сесть и забрать экипаж Беды.

Берестнев мастерски садится рядом с самолётом Беды и тот вместе со стрелком буквально на ходу в него вскакивает, и Берестнев тут же взмывает в воздух. Брандыс всё это время кругами ходит над ними на малой высоте и пулемётным огнём отгоняет рвущихся к месту посадки фашистов. Когда спасенные летчики поднялись в воздух, Анатолий спикировал на оставшийся в степи самолет командира и пушечным огнем поджег его.

Так был спасен прославленный пилот Леонид Беда. За спасение командира пилот Берестнев был награжден орденом Красного Знамени. Младший лейтенант Алексей Берестнев впоследствии погиб.

К моменту описанного эпизода Анатолий уже совершил 83 боевых вылета и был награждён очередной правительственной наградой – орденом "Отечественной войны I степени". А всего в его личном деле восемь наградных листов, относящихся к периоду Великой Отечественной войны. Особого внимания заслуживают пятый и восьмой наградные листы, – это представления к званиям Героя и дважды Героя Советского Союза. Они подводят итог боевой деятельности за 128 и последовавших за ними ещё 99 боевых вылетов.

23 февраля 1945 года Анатолию Яковлевичу Брандысу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда».

После войны, окончив в 1950 году Военно-воздушную академию и в 1959 году — Военную академию Генштаба, занимался преподавательской деятельностью в военно-учебных заведениях. Кандидат военных наук, доцент. В 1985 году присвоено звание генерал-лейтенант авиации.

С 1986 года А. Я. Брандыс в отставке. Проживал в городе Москве. Умер 23 марта 1988 года. Похоронен на Кунцевском кладбище в Москве.