25 kwietnia 1940 Brivonesi został mianowany dowódcą 5. Dywizji Marynarki Wojennej, składającej się z pancerników "Duilio" i "Andrea Doria", rolę pełnił do 7 listopada 1941. Włochy wkroczyły do II wojny światowej 10 czerwca 1940 roku, a Brivonesi dowodził 5. dywizją morską w kilku misjach, w tym w bitwie pod Kalabrią; jego dywizja brała również udział w bitwie pod Taranto
, gdzie "Duilio" został torpedowany i poważnie uszkodzony. W tym samym okresie Brivonesi przez kilka miesięcy pełnił również funkcję szefa sztabu 1 Floty. Po odejściu z dowództwa 5 Dywizji w listopadzie 1941 roku został przydzielony do Supermariny jako inspektor sił przeciwpodwodnych. Pełnił ten urząd do kwietnia 1943 r.; 1 stycznia 1943 r. został awansowany na admirała. W latach 1940-1942 był również członkiem Komitetu ds. Projektów Uzbrojenia Marynarki Wojennej oraz Komitetu Wyższego ds. Koordynacji Projektów Technicznych. W dniu 10 kwietnia 1943 roku Brivonesi otrzymał dowództwo nad Wydziałem Marynarki Wojennej Jonii i Południowego Adriatyku, z siedzibą w Taranto.