Besökarna gick vidare tack vare en 24: e minut straff av Peter Whittingham, men var knuten tillbaka av en stor strejk från substitut Sullay Kaikai med sex minuter kvar.
Neil Warnocks män trodde att de hade tagit segern när Kenneth Zohore tävlade klart för att göra mål på 88 minuter.
Men med tiden gick Kaikai in för att frustrera Bluebirds.
Det var en uppvisning som kommer att ha frustrerade Bluebirds chef Warnock, som har beklagat sin sidas försvar när de ser ut att undkomma nedflyttningsstriden på botten av mästerskapet.
Whittingham, som närmade sig ett decennium på den walesiska klubben, gav kallt Cardiff ledningen från platsen efter domaren Simon Hooper beslutade Andreas Bjelland tog Cardiff försvarare Sean Morrison ner i lådan.
Brentford huffed och puffed för en equalizer och kan ha haft det tidigare men för ett par fina räddningar från Brian Murphy, som gjorde sin debut i Cardiff mål.
Under den andra halvan förnekade Murphy först Ryan Woods och drog sedan av ett ännu bättre stopp för att omintetgöra John Egan med 15 minuter kvar.
Murphy blev äntligen slagen när 21-åriga Kaikai skar sig in från vänster och sköt hem ett utmärkt skott.
Zohore såg till att ha haft sista ordet för besökarna när han petade under onrusande målvakt Daniel Bentley, men mer drama följde när Bees försvarare John Egan korsade för Kaikai att gå hem sin andra och förtjäna Dean Smith sida en poäng.
Brentford manager Dean Smith:
"Jag tycker det är fantastiskt att vi inte har haft en enda straff denna säsong men vi har varit där tidigare. Beteendet har inte varit det bästa den här säsongen och det är något som behöver förbättras.
"Med det sagt, vi borde inte ha kommit in i den positionen i första hand.
"Vi började ljust men sedan fick de straffet och vi förlorade lite självförtroende.
"Vi började gå lite mer direkt men vi hade ett samtal på halvtid och kom ut mycket starkare."
Chef för Cardiff Neil Warnock:
"Vi kan vara ett anständigt team men ett team måste vara 11 pojkar på samma våglängd eller motståndare på denna nivå kommer att hitta dig.
"En eller två där ute hade inte begäret när vi behövde det som mest och behöver titta på sig själva."
"Killarna vill straffa mig. De vill inte göra det lätt för mig.
"Det verkar vara en förlust att vara ärlig. Några av våra erfarna killar måste stå upp - vi har en eller två som bara behaga sig själva i stället för att ta spelet av halsen. "
Matchen slutar, Brentford 2, Cardiff City 2.
Andra halvlek, Brentford 2, Cardiff City 2.
Hörnet, Cardiff City. Förföljd av Daniel Bentley.
Försöket räddades. Anthony Pilkington (Cardiff City) höger fotade skott från en svår vinkel till vänster sparas i mitten av målet. Hjälpt av Joe Bennett.
Försök missade. Joe Bennett (Cardiff City) huvud från mitten av rutan missar till vänster. Hjälpt av Kenneth Zohore med ett nyckelkort.
Nico Yennaris (Brentford) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Foul av Sean Morrison (Cardiff City).
Mål!  Brentford 2, Cardiff City 2. Sullay Kaikai (Brentford) huvud från mitten av rutan till nedre vänstra hörnet. Hjälpt av John Egan med ett kors.
Mål!  Brentford 1, Cardiff City 2. Kenneth Zohore (Cardiff City) vänster fotade skott från mitten av lådan till mitten av målet. Hjälpt av Joe Ralls.
Hörnet, Brentford. Förföljd av Craig Noone.
Hörnet, Brentford. Förföljd av Craig Noone.
Försök blockerat. Philipp Hofmann (Brentford) rubrik från mitten av rutan är blockerad. Hjälpt av Ryan Woods med ett kors.
Hörnet, Brentford. Förföljd av Stuart O'Keefe.
Mål!  Brentford 1, Cardiff City 1. Sullay Kaikai (Brentford) höger fotade skott från utsidan av lådan till övre högra hörnet. Hjälpt av Josh McEachran.
Försöket räddades. Anthony Pilkington (Cardiff City) höger fotade skott från utsidan rutan sparas i nedre vänstra hörnet.
Försök missade. Sean Morrison (Cardiff City) huvudet från mitten av lådan missar till höger. Hjälpt av Joe Ralls med ett kors efter en viss bit situation.
Foul av Scott Hogan (Brentford).
Bruno Ecuele Manga (Cardiff City) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Foul av Josh McEachran (Brentford).
Joe Ralls (Cardiff City) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Foul av Ryan Woods (Brentford).
Craig Noone (Cardiff City) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Försöket räddades. Sullay Kaikai (Brentford) vänster fotade skott från vänster sida av lådan sparas i mitten av målet. Hjälpt av Scott Hogan.
Foul av Sullay Kaikai (Brentford).
Aron Gunnarsson (Cardiff City) vinner en frispark i defensiven.
Substitution, Cardiff City. Craig Noone ersätter Junior Hoilett.
Ersättning, Brentford. Philipp Hofmann ersätter Andreas Bjelland.
Dekanus för Harlee (Brentford).
(Cardiff City) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Harlee Dean (Brentford) visas det gula kortet.
Försök blockerat. Harlee Dean (Brentford) vänster fotade skott från mitten av lådan är blockerad. Assisterad av Andreas Bjelland.
Hörnet, Brentford. Förföljd av Anthony Pilkington.
Försök blockerat. John Egan (Brentford) höger fotade skott från höger sida av sex yard box är blockerad. Hjälpt av Ryan Woods med ett kors.
Hörnet, Brentford. Förföljd av Brian Murphy.
Försöket räddades. John Egan (Brentford) vänster fotade skott från mitten av lådan sparas i övre vänstra hörnet. Hjälpt av Scott Hogan med ett nyckelkort.
Aron Gunnarsson (Cardiff City) visas det gula kortet för en dålig foul.
Scott Hogan (Brentford) visas det gula kortet.
Försök missade. Sullay Kaikai (Brentford) höger fotade skott från utsidan boxen är bara lite för hög från en direkt frispark.
Sullay Kaikai (Brentford) vinner en frispark i anfallshalvan.
Foul av Stuart O'Keefe (Cardiff City).
En mängd sena mål på Griffin Park såg utmärkelser delas mellan Brentford och Cardiff City.