Пенелопа Крус родилась в Мадриде (Испания) 28 апреля 1974 года.
Интерес к искусству проявляла с ранних лет, увлекалась танцами, балетом и джазом. Среди всех увлечений Пенелопы, центральное место занимали танцы. Решив полностью сосредоточиться на своей танцевальной карьере, будущая актриса бросает школу за несколько лет до ее окончания. Танцам и балету Пенелопа посвятила около десяти лет своей жизни, после чего, перебравшись в Нью-Йорк, записалась на курсы актерского мастерства Кристины Рот. К моменту записи на курсы у Крус уже был небольшой опыт работы на телевидении, где ей довелось поработать как в качестве участницы различных музыкальных и танцевальных телешоу, так и в качестве телеведущей подростковой телепередачи «La quinta marcha».
Кинематографический дебют актрисы состоялся в 1991 году, с ролью в картине «Греческий лабиринт». После была второстепенная роль в криминальном триллере «Капкан» (1992) и одна из первых главных ролей Пенелопы в оскароносной комедийной мелодраме «Изящная эпоха» (1992).
Оглушительный успех картины привлек к актрисе некоторое внимание, однако настоящая известность пришла к ней только лишь пять лет спустя, вместе с ролями в картинах одного из ведущих испанских режиссеров Педро Альмодовара «Живая плоть» (1997) и «Открой глаза» (1997).
Впрочем, до 1999 года, момента выхода на экраны очередной картины Альмодовара «Все о моей матери» (1999), которой выпала честь открыть Каннский кинофестиваль 1999 года, известность актрисы распространялась только лишь на страны латинской Америки. После, все изменилось - Пенелопа сразу же получила несколько приглашений от голливудских продюсеров.
В течение последующих нескольких лет актрисе довелось поработать в нескольких высокобюджетных картинах с ведущими голливудскими звездами. С Мэттом Дэймоном в мелодраматическом вестерне «Неукротимые сердца» (2000), Джонни Деппом в криминальной драме «Кокаин» (2001) и Николасом Кейджем в военной мелодраме «Выбор капитана Корелли» (2001).
Останавливаться на достигнутом амбициозная Пенелопа, разумеется, не планировала. В течение последующих лет ее можно было увидеть вместе с Томом Крузом в нашумевшем фантастическом триллере «Ванильное небо» (2001), собравшем в прокате более 200 миллионов долларов, фильме ужасов «Готика» (2003), главную роль в котором исполнила Холли Берри, комедийном боевике «Бандитки», где она снялась вместе со своей лучшей подругой Сальмой Хайек и некоторых других весьма успешных проектах. За работу в испанской картине «Возвращение» (2006) Крус была удостоена премии за лучшую женскую роль на кинофестивале в Каннах.
На сегодняшний день, одна из наиболее привлекательных голливудских актрис Пенелопа Крус все еще не замужем, однако весьма серьезные отношения связывают ее с обладателем Оскара актером Хавьером Бардемом.