De uitwisseling volgde op de openingstreffer in de 61e minuut, toen Jannik Schuster een hoekschop van Mikkel Damsgaard aan de achterste paal ontving en deze naar Jaidon Anthony kopte, die vrij stond om in te koppen.
Martínez bewoog nauwelijks tijdens de set piece, en Henderson leek geïrriteerd dat zijn doelman niet voor de bal was gekomen. Anthony had ruimte gevonden met drie Chelsea-verdedigers in de buurt, terwijl Henderson zelf niemand aan het dekken was.
The Daily Mail voegt toe dat het paar elkaar troostte na het fluitsignaal, en dat Henderson op een ander moment ook met verdediger Maxence Lacroix in discussie was.
Chelsea herstelde nooit meer. Igor Thiago verdubbelde de voorsprong van Brentford in de 83e minuut, door de rebound binnen te tikken nadat Martínez een schot van Kevin Schade had gestopt, en invaller Fábio Carvalho voegde een derde doelpunt toe in de blessuretijd. Dit liet Xabi Alonso's ploeg achter met 12 doelpunten tegen in vijf Premier League-wedstrijden.
Martínez, 33, kwam laat in de transferperiode over van Aston Villa voor £7,5 miljoen, en werd gehaald om een doelmannenprobleem op te lossen na de fouten van Robert Sánchez in het openingsweekend. Sánchez is nu verhuurd aan Como. Henderson, die van Brentford kwam voor zijn ervaring en leiderschap, maakte zijn eerste basisplaats voor Chelsea tegen zijn voormalige club, nadat hij was aangekomen terwijl hij herstelde van een gebroken arm die hij had opgelopen tijdens zijn dienst voor Engeland.
Voormalig Chelsea-aanvoerder Gary Cahill, sprak met Sky Sports, zag een breder probleem.
"Er is een bepaald element van kwetsbaarheid.
"Zodra ze die set piece hebben geïncasseerd, wil je niet dat het een mindset wordt, maar het is een 'hier gaan we weer'-scenario.
"Ik weet zeker dat de manager het zal bespreken in video's en op het trainingsveld. Uiteraard voel je als doelman en als achterste vier een grote verantwoordelijkheid wanneer er doelpunten worden gescoord.
"De enige manier om daaruit te komen is door hard samen te werken en ervoor te zorgen dat je moeilijker te bespelen bent, en meedogenlozer te zijn.
"Het lijkt er gewoon op dat er op dit moment een soort zachtheid is in de manier waarop ze doelpunten incasseren. Je hebt nu een paar weken tijdens de interlandbreak, hoewel sommigen van hen er niet zullen zijn, maar ze zullen tijd hebben."
Alonso zelf riep op tot geduld, volgens Sports Illustrated.
"Het is een proces," zei hij. "Het kost tijd voor hen om het te voelen en op dit moment voelen we het nog niet volledig om de hele wedstrijd te concurreren."
De Spanjaard probeert een achterhoede van drie met vleugelverdedigers te implementeren, een systeem dat vaak een risico heeft gebleken in de Premier League. Het heeft eerder voor Chelsea gewerkt: Antonio Conte schakelde over naar dit systeem na een 3-0 nederlaag tegen Arsenal in september 2016, en zijn ploeg won vervolgens 13 competitiewedstrijden op rij en pakte de titel met zeven punten.