Penélope Cruzová Sánchezová se narodila 28. dubna 1974 v Alcobendas nedaleko Madridu v rodině kadeřnice a automechanika. Filmovou kariéru zahájila v 18 letech snímkem Šunka, šunka režiséra Bigase Luny a filmem Belle epoque Fernanda Trueba, který získal Oscara pro nejlepší neanglicky mluvený film. Průlom v její kariéře znamenal Almodóvarův snímek Vše o mé matce (1999), který rovněž získal Oscara. V roce 2009 byla potřetí nominována na Oscara za roli ve snímku Nine Roba Marshalla.

Umělecké sklony v sobě nalezli také její dva mladší sourozenci – bratr Eduardo se živí jako zpěvák, sestra Monica podobně jako Penélope nejprve tancovala a nyní je herečkou. Před lety plnil stránky novin její tříletý bouřlivý vztah s hercem Tomem Cruisem. Jejím manželem je nyní další hvězda španělské kinematografie Javier Bardem, se kterým si i několikrát zahrála. Před kamerou se poprvé sešli v jejím prvním snímku Šunka, šunka. Mají spolu syna a dceru.