Пенелопа Крус c детства увлекалась танцами и джазом, девять лет занималась классическим балетом в Испанской национальной консерватории, четыре года училась искусству танца у Кристины Рота. Впоследствии посещала различные танцевальные курсы в Нью-Йорке. Пенелопа Крус в пятнадцать лет сумела успешно пройти прослушивание и пробиться на телевидение, где она снялась в ряде телешоу и нескольких музыкальных клипах. В 1991 году состоялся ее дебют в кино - девушка снялась в фильме "Греческий лабиринт". Затем она сыграла небольшую роль в картине "Капкан" ("Framed"), а в 1992 году на экраны вышла картина "Прекрасная эпоха" ("Belle epoque"), в которой начинающая актриса сыграла одну из ролей. Эта лента была отмечена несколькими национальными премиями и названа Американской киноакадемией лучшим иностранным фильмом. "Прекрасная эпоха" открыло имя молодой актрисы для международной киноаудитории, однако известность пришла к ней в 1997 году, когда Пенелопа Крус снялась в двух фильмах - в драме известного испанского режиссера Педро Альмодовара "Живая плоть" и в ставшей хитом фантастико-мистической ленте "Открой глаза". Затем последовали роли в англоязычных картинах - "Страна холмов и долин" Стивена Фрирза и "Человек с дождем в ботинках". Благодаря съемкам в очередном фильме Альмодовара, "Все о моей матери" (1999), открывавшем Каннский кинофестиваль, Пенелопа Крус вышла на широкую международную арену, а следующие два года стали поворотным пунктом в кинокарьере (и не только в ней) актрисы. Она начинает активно сниматься по обе стороны Атлантики, и в США выходят фильмы, где Пенелопа Крус играет в дуэте с такими известными актерами, как Мэтт Дэймон ("Неукротимые сердца"), Джонни Депп ("Кокаин"), Николас Кейдж. ("Выбор капитана Корелли"). Причем бульварная пресса вовсю живописала ее романы с Дэймоном и Кейджем…
Пенелопа Крус однако продолжала восхождение к голливудским вершинам, и в 2001 году ее партнером по съемочной площадке (и не только…) стал Том Круз, с которым она снялась в поставленном Кэмероном Кроу фильме "Ванильное небо" - римейке картины "Открой глаза".

Последним её фильмом на данный момент является вестерн "Бандитки".