Chelsea domineerde het spel in de eerste helft en had al na 10 minuten op voorsprong kunnen staan toen Noni Madueke's krullende inzet op de lat belandde. Cole Palmer speelde een belangrijke rol op het centrale aanvallende middenveld en gaf eerst Marc Cucurella de bal - die nog nooit scoorde voor de Blues - maar het slappe schot van de Spanjaard werd goed gered door Mark Flekken.
Palmer zette even later Raheem Sterling in stelling, maar die schoot zijn inzet over. Brentfords beste kans van de helft kwam op naam van Bryan Mbuemo, wiens voorzet werd gered door Robert Sanchez.
De tweede helft begon met een vreemd incident met Neal Maupay, die als wisselspeler een kaart kreeg omdat hij het veld opkwam en de bal wegtrapte voordat Palmer een vrije trap wilde nemen. Een paar minuten later kwam Brentford op voorsprong, toen Mbuemo's voorzet bij de tweede paal terechtkwam bij Ethan Pinnock, die zijn eerste doelpunt van dit seizoen binnenkopte.
Chelsea assistent manager Jesus Perez werd in de slotfase weggestuurd, terwijl de Bees bijna hun voorsprong verdubbelden in de tegenaanval, toen Sanchez goed redde voordat Mbuemo naast schoot. Diep in de blessuretijd kwam Sanchez naar voren voor een corner en kon niet op tijd terugkomen, waardoor Mbeumo eindelijk zijn doelpunt kon maken door in een leeg doel te tikken.
Door de teleurstellende nederlaag heeft Chelsea nu slechts één van hun laatste 13 thuiswedstrijden in de Premier League gewonnen.
Ondertussen ging het Brentford van Thomas Frank naar de bovenste helft van de ranglijst nadat het back-to-back overwinningen boekte na zes competitiewedstrijden zonder overwinning.
Ian Maatsen mocht na ruim een uur invallen bij Chelsea. Hij kwam in het veld voor Noni Madueke.