Майбутня зірка народилася 28 квітня 1974 року в Мадриді. Її мати була перукарем, а батько - скромним торговцем. Дівчину залучали танці і джаз, вона довгий час займалася балетом в Іспанській консерваторії, а потім відвідувала курси танців в Америці.
У 1991 році Пенелопа дебютувала в кіно. Її першим фільмом став «Грецький лабіринт». Свій перший акторський гонорар дівчина пожертвувала у фонд матері Терези. Але куди більший успіх до дівчини прийшов у 1992 році після фільму «Прекрасна епоха», де дівчина своїм талантом змусила звернути на себе увагу. Відомої Крус стала після фільмів «Жива плоть» і «Відкрий очі», потім вона зіграла в декількох англомовних стрічках.
Після фільму Педро Альмодовара «Все про мою матір», який вийшов в 1999 році, і якому пощастило відкрити кінофестиваль в Каннах, про Пенелопу Крус заговорили в усьому світі. Її партнерами по знімальному майданчику були Метт Деймон, Ніколас Кейдж, Джонні Депп, Хав'єр Бардем та інші зірки кіно. У цьому ж році Пенелопа Крус почала працювати в благодійній організації Sabera Foundation, яка надає дітям і жінкам з Калькутти ліки, а крім цього, право отримати гідну освіту.
У 2002 році актриса зайняла пост глави філії цієї організації. Зараз Пенелопа Крус займається підтримкою різних благодійних програм, мета яких - створення лікарень, шкіл, будинків для безпритульних. Також актриса надає допомогу фондам, які здійснюють боротьбу з туберкульозом в малорозвинених країнах.
У 2009 році знаменита актриса з радістю прийняла пропозицію про проведення благодійного заходу з метою зібрати необхідні кошти для дослідження можливостей боротьби зі СНІДом. Пропозиція це актриса отримала від іспанського режисера Педро Альмодовара, який свого часу відкрив її дар миру.
Актриса намагається привернути увагу соціуму до різних проблем, зокрема, її гостро хвилює брак донорів для хворих на рак. Пенелопа провела велику компанію з підтримки хворих на лейкемію на території Великобританії.