Als Sohn eines Bankiers begann Bendemann sein Studium bei Wilhelm v. Schadow in Berlin, dem er zusammen mit Julius Hübner nach Düsseldorf folgte, wohin dieser als Akademielehrer berufen worden war. 1830/31 reister er mit Schadow nach Italien und hielt sich dort vor allem in Rom auf. Anschließend lebte er einige Jahre in Düsseldorf und übersiedelte dann nach Berlin, wo er Schadows Schwester heiratete. 1838 wurde er als Professor an die Dresdener Akademie berufen, 1843 zum Mitglied der Kasseler Akademie ernannt. 1859 kam er nach Düsseldorf, wo er nach Schadows Rücktritt bis 1867 Akademiedirektor war. Aus gesundheitlichen Gründen trat er in den Ruhestand, blieb aber in Düsseldorf weiterhin tätig.
Neben Wilhelm von Schadow zählt Bendemann zu den Hauptvertretern der nazarenisch-romantischen Richtung der Düsseldorfer Malerschule.

Knackfuß 1908, S. 195; Thieme-Becker 3 (1909), S. 300-301; Kat. Düsseldorf 1969, S. 47-50; Ausst.-Kat. Düsseldorf 1979, S. 262-265; Bruckmann 1997-1998 1, S. 110-116.