Elle étudie trois ans le ballet avec Angela Garrido, et neuf ans la danse au Conservatoire National de Madrid. C''est l''érotomane convaincu Bigas Luna qui la découvre, lors d''un casting pour son sulfureux Les vies de Loulou. Elle n''a alors que 15 ans et est beaucoup trop jeune pour le rôle. Mais ce n''est que partie remise, et le réalisateur, deux ans plus tard (après qu''elle a déjà débuté au cinéma et à la télévision) lui redonne sa chance en lui confiant le rôle clé de Jambon, jambon, soit le symbole même du désir. Le film est un triomphe en Espagne, un succès ailleurs, et la chica española est lancée. La suite ne se fera pas attendre, et Penélope enchaîne les tournages à la vitesse d''un cheval au galop. En tenue début de siècle dans le mutin Belle époque, elle est une Madrilène moderne dans Mi-figue mi-raisin et une amoureuse éplorée dans le sirupeux L''amour nuit gravement à la santé. Mère du héros dans En chair et en os d''Almodòvar, celui-ci en faisait récemment une jeune nonne toute d''humilité dans Tout sur ma mère. Entre-temps, Penélope aura fait partie du voyage psychiatrique d''Ouvre les yeux, et surtout entamé une jolie carrière internationale. D''abord en France, sous l''égide de Jacques Weber qui en fait la Mathurine de son Don Juan, puis en Angleterre, notamment pour If only... qui sort ce mois-ci, et aux Etats-Unis, puisque, depuis The Hi-Lo country, Penélope a achevé le tournage du prochain film de Billy Bob Thornton, All the Pretty Horses, avec Matt Damon