Londonderbyt var en relativ chansfattig historia tills Tottenham fick en hörna i den 77:e minuten.
21-årige Penders, som ersatte Martinez som skadade huvudet senast, gav sig ut för att få bort bollen.
Men i duellen med Tottenhamspelare boxade belgaren bollen rakt bakåt – och in i eget mål.
– Han får en usel träff, säger den tidigare PL-målvakten Rob Green i BBC.
Palmer tappade huvudet
Men Penders, som gjorde debut från start i Chelseatröjan, var inte den enda syndabocken. Tre minuter senare stämplade Cole Palmer på benet hos Conor Gallagher och fick sitt andra gula kort i matchen.
– Domaren gör helt rätt, Cole Palmer har tappat huvudet de senaste tio minuterna. Det där är solklart. Det är bara en dum tackling, han vet precis vad han gör. Riktigt onödigt, säger Manchester United-ikonen Gary Neville i BBC.
Matthys Tel fastställde sedan slutresultatet 2–0 och Tottenham tog en sällsynt seger på Stamford Bridge. Tottenhams andra seger totalt den här säsongen.
För svensk del hoppade Dejan Kulusevski in i den 89:e minuten.