Brantsen werd in 1860 op 26-jarige leeftijd burgemeester van [[Angerlo]] (nu gemeente [[Zevenaar]]), een functie die hij bekleedde van 1860 tot 1878. In 1851 was hij na de dood van zijn vader eigenaar geworden van het landgoed [[Wielbergen]] te Angerlo dat naast het landgoed en landhuis [[Bingerden]] is gelegen. In 1869 gaf hij aan de architect des konings [[Lucas Hermanus Eberson]] de opdracht tot het bouwen van het landhuis Wielbergen dat in de jaren 1869-1873 gerealiseerd werd. Na het overlijden van zijn oom mr. [[Jacob Pieter Johan Theodore Brantsen]] (1803-1880), burgemeester van [[Rheden]], erfde Carel Marie het landgoed en huis [[Rhederoord]] te [[De Steeg]]. Na een verbouwing heeft Carel Marie met zijn gezin Rhederoord bewoond tot aan zijn overlijden in 1909. Hij was in Rheden onder andere voorzitter van de Hervormde Kerkvoogdij en heeft zich ingezet voor de restauratie van de dorpskerk en toren van Rheden. Wielbergen werd verhuurd, onder andere aan de familie Van Heeckeren van Kell-van Aldenburg Bentinck die na 1919 Rhederoord zouden gaan bewonen.
In 1884 werd hij gekozen tot lid van Provinciale Staten van Gelderland. Op 14 november 1888 werd hij voor het kiesdistrict Lochem bij een tussentijdse verkiezing met gering verschil tot Tweede Kamerlid gekozen voor de Anti Revolutionaire Partij (1888-1891). Hij speelde in die functie geen opvallende rol en werd in 1891 door Cornelis Lely verslagen. Nadien werd hij gedeputeerde van Gelderland (1892-1904).
