Nathan Collins blev matchhjälte med sitt avgörande 3-2-mål efter 69 minuter.
Brentford tog en tidig ledning. Neal Maupay slog till framspelad av Frank Onyeka, redan i elfte minuten.
West Ham kvitterade till 1-1 i 19:e minuten, när Mohammed Kudus hittade rätt på pass av Michail Antonio.
Laget tog också ledningen i 26:e minuten, när Jarrod Bowen slog till. Brentford kvitterade till 2-2 i 55:e minuten.
Brentford gjorde också 3-2 i 69:e minuten när Nathan Collins slog till på pass av Mathias Jensen.
Förlusten var West Hams andra uddamålsförlust.
Brentford ligger på nionde plats i tabellen efter matchen, medan West Ham ligger på elfte plats.
På söndag 12 november 15.00 spelar Brentford borta mot Liverpool, och West Ham hemma mot Nottingham Forest.
