Bendtner behövde syre när han bars ut från fältet på en bår, efter att ha landat obekvämt i en kollision med Blues försvarare Michael Morrison.
Dane hade satt upp Eric Lichaj för att öppna poängsättningen och Apostolos Vellios gjorde det 2-0 från Henri Lansburys kors.
Lukas Jutkiewicz ledde ett mål tillbaka för Blues men Hildeberto Pereira avslutade Ben Osborns låga pass för att försegla segern.
En Birmingham seger kunde ha tagit Gary Rowett sida så högt som andra i bordet, men deras första bort förlust av ligan kampanjen innebär att de kan vara utanför de sex bästa när de är värd Rotherham på tisdag.
Lichajs kraftfulla vinklade skott, försvararens första mål i nästan ett år, tände upp en platt första halvlek vid City Ground.
Den enda andra samtalspunkten före intervallet var Lansburys otillåtna frikick, med domare Jeremy Simpson som initialt tilldelade ett mål och sedan vände sitt beslut efter samråd med sin assistent.
Skogens seger kom timmar efter ägaren Fawaz Al Hasawi meddelade att han är nära att komma överens om ett avtal för att sälja klubben.
Al Hasawi, som tog kontroll över skogen 2012, skulle inte avslöja identiteten på köparna, men BBC Sport förstår att ett amerikanskt konsortium, lett av miljonär John Jay Moores, är på gränsen att säkra en £ 50m affär.
Huvudtränaren Philippe Montanier sade till BBC Radio Nottingham: " Jag tyckte om segern. Vi har arbetat hårt under den internationella pausen och vi tillämpade vad vi arbetade med under den perioden.
"Bendtners skada är en dålig punkt i kväll. Vi vet inte hur allvarligt det är. Jag hoppas att det inte är särskilt allvarligt.
"När du går av på en bår, du alltid oroa dig. Vi hoppas få fler nyheter på lördag."
Birmingham manager Gary Rowett berättade för BBC WM: "Vi var inte i närheten av de standarder vi har satt hittills den här säsongen, särskilt i den första halvan. Vi var lite för förutsägbara.
"Vi ville göra mycket bättre ifrån oss under andra halvlek och det fanns en verklig beslutsamhet att göra det. Vi hamnade på 2-1 och vi såg ut som om vi hade satt dem under verklig press.
"Jag var inte alltför nöjd med ett eller två beslut, men jag tyckte att Forest förtjänade det. De visade mer energi och lust."
Matchen slutar, Nottingham Forest 3, Birmingham City 1.
Andra halvlek, Nottingham Forest 3, Birmingham City 1.
Henri Lansbury (Nottingham Forest) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Foul av Stephen Gleeson (Birmingham City).
Foul av Ryan Shotton (Birmingham City).
Eric Lichaj (Nottingham Forest) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Foul av Lukas Jutkiewicz (Birmingham City).
Thomas Lam (Nottingham Forest) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Försöket räddades. David Cotterill (Birmingham City) höger fotade skott från en svår vinkel och lång räckvidd till vänster sparas i toppen av målet.
Hildeberto Pereira (Nottingham Forest) visas det gula kortet.
Diego Fabbrini (Birmingham City) vinner en frispark på vänsterkanten.
Foul av Hildeberto Pereira (Nottingham Forest).
Diego Fabbrini (Birmingham City) vinner en frispark på vänsterkanten.
Foul av Hildeberto Pereira (Nottingham Forest).
Försök missade. Henri Lansbury (Nottingham Forest) höger fotade skott från utsidan av lådan missar till vänster. Hjälpt av Ben Osborn.
Försök missade. Clayton Donaldson (Birmingham City) höger fotade skott utanför lådan är för hög. Hjälpt av Reece Brown.
Foul av Ryan Shotton (Birmingham City).
Ben Osborn (Nottingham Forest) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Foul av Reece Brown (Birmingham City).
Chris Cohen (Nottingham Forest) vinner en frispark i defensiva halvan.
Substitution, Birmingham City. Reece Brown ersätter David Davis.
David Davis (Birmingham City) visas det gula kortet för en dålig foul.
Foul av David Davis (Birmingham City).
Eric Lichaj (Nottingham Forest) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Foul av Ryan Shotton (Birmingham City).
Chris Cohen (Nottingham Forest) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Mål!  Nottingham Forest 3, Birmingham City 1. Hildeberto Pereira (Nottingham Forest) höger fotade skott från mitten av lådan till nedre vänstra hörnet. Hjälpt av Ben Osborn med ett kors.
Substitution, Nottingham Forest. Thomas Lam ersätter Mustapha Carayol.
Foul av Ryan Shotton (Birmingham City).
Chris Cohen (Nottingham Forest) vinner en frispark i defensiva halvan.
Foul av Clayton Donaldson (Birmingham City).
Vladimir Stojkovic (Nottingham Forest) vinner en frispark i defensiva halvan.
Paul Robinson (Birmingham City) visas det gula kortet för en dålig foul.
Foul av Paul Robinson (Birmingham City).
Mustapha Carayol (Nottingham Forest) vinner en frispark på höger flygel.
Substitution, Nottingham Forest. Hildeberto Pereira ersätter Armand Traore.
Försök missade. Michael Morrison (Birmingham City) huvudet från mitten av lådan är för högt. Hjälpt av Lukas Jutkiewicz med ett huvudkort.
Hörnet, Birmingham City. Förhörd av Vladimir Stojkovic.
Försöket räddades. Clayton Donaldson (Birmingham City) höger fotade skott från en svår vinkel till höger sparas i nedre vänstra hörnet.
Diego Fabbrini (Birmingham City) vinner en frispark i defensiva halvan.
Nottingham Forest slog Birmingham men deras 3-1 seger skadades av en skada som drabbade angriparen Nicklas Bendtner.