Casi fue un inicio de pesadilla para los Hammers, ya que Dango Ouattara estuvo a punto de marcar con un disparo que se fue rozando el poste en el primer minuto.
El temido gol llegó a mitad de la primera parte, con Kayode atento para empujar el balón tras un rebote en el palo.
Tras la revisión, Konstantinos Mavropanos fue señalado como autor en propia puerta, ya que tocó el balón decisivamente.
El equipo de Nuno Espírito Santo reaccionó con fuerza y solo el poste evitó el empate inmediato de Taty Castellanos tras un disparo con rosca.
Los visitantes parecían haber logrado el empate, con Mavropanos marcando en la portería correcta esta vez, pero el VAR anuló el gol por un fuera de juego muy ajustado.
Las Abejas pudieron aumentar la ventaja cuando Mads Hermansen salió de forma precipitada y dejó la portería vacía, pero Mikkel Damsgaard no acertó a marcar desde fuera del área.
El palo volvió a ser protagonista antes del descanso, con Castellanos negado por segunda vez, mientras que Hermansen tuvo que lucirse en el otro área para evitar el gol de Keane Lewis-Potter a bocajarro.
El West Ham tuvo el peor arranque posible en la segunda parte, ya que una entrada imprudente de El Hadji Malick Diouf regaló a Igor Thiago la oportunidad de ampliar la ventaja desde el punto de penalti.
El segundo máximo goleador de la liga no falló y dejó a los Irons con una tarea casi imposible, mientras el Brentford se hizo dueño del partido y controló el ritmo sin problemas.
Un destello de calidad de Crysencio Summerville amenazó con cambiar el guion, pero los aficionados visitantes no podían creer que su disparo, tras una gran jugada individual, se estrellara otra vez en el larguero.
En los últimos 10 minutos, Damsgaard sentenció el partido con un giro dentro del área y un remate ajustado al palo.
Este triunfo es solo el tercero del Brentford en sus últimos 16 derbis londinenses, todos ellos precisamente ante el West Ham.
La victoria les permite escalar hasta la sexta posición de la tabla, aprovechando la derrota del Brighton en Newcastle.
La primera derrota del West Ham en cuatro partidos le mantiene metido de lleno en la lucha por la permanencia. El Tottenham Hotspur tendrá la oportunidad de meterles en puestos de descenso si vence al Aston Villa el domingo.