Bendtner maakte op 25 oktober 2005 als wissel voorQuincy Owusu-Abeyie zijn debuut voor Arsenal in een wedstrijd om deLeague Cup. Hij werd vervolgens van augustus 2006 tot januari 2007 uitgeleend aan Birmingham City, waarvoor hij op 5 augustus 2006 in de Engelse competitie debuteerde. Als invaller maakte hij het winnende doelpunt tegenColchester United. Arsenal-coachArsène Wenger liet Bendtner tot het eind van het seizoen spelen bij Birmingham. Daarmee promoveerde hij toen naar dePremier League.
In zijn eerste wedstrijd in hetEmirates Stadium van Arsenal scoorde Bendtner en gaf hij eenassist. Dit was voor deEmirates Cup, een vriendschappelijk toernooi voorafgaand aan het seizoen. Zijn eerste officiële doelpunt voor Arsenal maakte hij op 25 september 2007 tegen Newcastle United in een wedstrijd om deCarling Cup (2–0 winst). Op 23 oktober 2007 scoorde Bendtner voor het eerst in deChampions League, in de met 7–0 gewonnen thuiswedstrijd tegenSlavia Praag. Op 22 december 2007 maakte Bendtner voor het eerst een doelpunt in dePremier League, in de met 2–1 gewonnen wedstrijd tegen Tottenham. Op 6 januari 2008 was hij voor het eerst trefzeker in deFA Cup in de met 2–0 gewonnen wedstrijd tegen Burnley. Bendtner kreeg in de vanTottenham Hotspur FC verloren halve finale voor deLeague Cup van 22 januari 2008 ruzie met medespelerEmmanuel Adebayor. DeEngelse voetbalbond wilde aanvankelijk een onderzoek hiernaar instellen, maar zag daar later van af. Na verhuurperiodes bijSunderland enJuventus tekende Bendtner in de zomer van 2014 een driejarig contract bijVfL Wolfsburg. Dat lijfde hem transfervrij in.[2] Bendtner won in het seizoen 2014/15 deDFB-Pokal met de club, maar de samenwerking werd niet wat Wolfsburg ervan hoopte. Hoewel zijn contract eigenlijk nog een jaar doorliep, gingen Wolfsburg en Bendtner in april 2016 per direct uit elkaar. In september 2016 ging hij voorNottingham Forest spelen.
In november 2018 werd Bendtner voor 50 dagen in gevangenschap gezet. Dit omdat de Deense aanvaller een taxichauffeur had mishandeld. Medio 2020 sloot hij aan bij het veteranenteam vanTårnby FF.
Bendtner maakte op16 augustus2006 op achttienjarige leeftijd zijn debuut in het Deens voetbalelftal. Denemarken won mede door een doelpunt van hem met 2–0 vanPolen. In het kwalificatietoernooi voor hetEuropees kampioenschap voetbal 2008 was Bendtner een vaste waarde in het nationaal elftal van Denemarken. Twee jaar later nam bondscoachMorten Olsen hem ook mee naar hetwereldkampioenschap voetbal 2010. Op het wereldkampioenschap was Bendtner basisspeler in alle drie de groepswedstrijden die de Denen speelden. In de met 2–1 gewonnen wedstrijd tegenKameroen maakte hij de 1–1.
Bendtner nam met Denemarken deel aan hetEuropees kampioenschap voetbal 2012 in Polen en Oekraïne, waar de selectie van Olsen in de groepsfase werd uitgeschakeld. Op de1–0 overwinning opNederland volgden nederlagen tegenPortugal (2–3) enDuitsland (1–2), waardoor de Denen als derde eindigden in groep B. Bendtner maakte twee doelpunten in het groepsduel tegen de Portugezen. Tijdens de EK-eindronde kreeg hij een boete van deUEFA van 100.000 euro en een schorsing van één duel. Aanleiding was het feit dat de spits na een van zijn twee doelpunten tegen Portugal (de bovenband van) zijn onderbroek toonde met daarop de naam van een Iers gokbedrijf. Volgens de UEFA was er sprake van ongeoorloofd reclame maken. Bendtner claimde dat hij de onderbroek van een vriend had gekregen en dat het kledingstuk geluk moest brengen. Hij ging in beroep tegen de straf.[3]
Bendtner ontbrak in de Deense selectie voor hetWK voetbal 2018. Hij bleef thuis vanwege een blessure. Hij raakte in de Noorse competitie geblesseerd tijdens het competitieduel van zijn clubRosenborg BK tegenSK Brann Bergen.
Interlanddoelpunten Alle duels bezien vanuit Deens perspectief