Penélope Cruz Sánchez, “Pe” para los amigos, es hija del comercial Eduardo Cruz y de la peluquera Encarna Sánchez. Es mayor que sus dos hermanos: Mónica Cruz, también actriz (de televisión) y Eduardo Cruz, cantante y músico de éxito en Latinoamérica. Su nombre deriva de una de las canciones favoritas de sus padres, compuesta e interpretada por Joan Manuel Serrat. Con tan sólo cinco años ingresa en una academia de baile y a los catorce empieza a trabajar como modelo publicitaria. Por esa época, el director cinematográfico Bigas Luna se fija en ella y le ofrece el papel protagonista en el film "Las edades de Lulú", pero es precisamente la edad de Penélope la que no le permite moralmente interpretar un papel tan "caliente".

De pequeña asistió al colegio Juan XXIII. Pronto se sintió atraída por el mundo del arte y la interpretación y, especialmente desde el momento en el que vio la película ¡Átame! de Pedro Almodóvar en 1989, protagonizada por Victoria Abril. A partir de ese momento decidió ser actriz para poder llegar a cumplir un sueño: trabajar algún día con Pedro Almodóvar. Recibió nueve años de aprendizaje de ballet clásico en el Conservatorio Nacional de Madrid, cuatro años de mejora de la danza en diversos cursos en la Escuela Cristina Rota en Nueva York y tres años de ballet español con Ángela Garrido. También realizó cursos de baile de jazz con Raúl Caballero. Paralelamente estudió interpretación y se presentó a multitud de pruebas y castings para poder comenzar a trabajar en el cine como actriz.

Penélope estudió danza al igual que su hermana Mónica, que fue bailarina de la compañía de Joaquín Cortés y actriz de la serie de televisión "Un paso adelante". A finales de los años 80 comenzó a aparecer en anuncios publicitarios, en series y en programas de televisión, como "La quinta marcha", un show musical para adolescentes. En esa época fue elegida para intervenir en el video clip de la canción de Mecano "La fuerza del destino". Poco después se convirtió en la pareja del miembro del grupo Nacho Cano. En el año 1991 debutó en el cine con el film "El laberinto griego" (1991), thriller dirigido por Rafael Alcázar. Su revelación se produjo en 1992 con su participación en varias películas de éxito, como "Belle Epoque" (1992) de Fernando Trueba y "Jamón Jamón" (1992), un título dirigido por Bigas Luna que Penélope co-protagonizó junto a Javier Bardem y Jordi Mollá. Por esta última interpretación sería nominada al premio Goya como mejor actriz, resultando ganadora Ariadna Gil, su compañera de reparto en “Belle Epoque”.

Tras aparecer en “Entre rojas” (1994) de Azucena Rodríguez, “La Celestina” (1996) de Gerardo Vera, “Carne trémula” (1997) de Pedro Almodóvar, o “Abre los ojos” (1997) de Alejandro Amenábar, Penélope Cruz conseguiría triunfar con “La niña de tus ojos” (1998), una comedia de Trueba que le valdría un premio Goya y una nominación a los Premios Europeos de Cine. En 1997 también protagonizó el papel de Sofía en la película Abre los ojos, dirigida por Alejandro Amenábar donde actuó junto a Eduardo Noriega y Fele Martínez ente otros. Un grandísimo éxito de taquilla que la lanzó de forma culminante a la fama y al prestigio nacional. Su lanzamiento definitivo a nivel internacional se produjo gracias a su participación en la película de Pedro Almodóvar "Todo sobre mi madre" (1999).

Después de Nacho Cano, Penélope mantuvo una relación sentimental con Thomas Overmeyer y fue novia de Tom Cruise, con quien compartió créditos en la película de Cameron Crowe "Vanilla Sky" (2002), un remake de “Abre los ojos”. “Vanilla Sky” es uno de sus títulos filmados en Hollywood, en donde también rodó “Blow” (2001) de Ted Demme, “La mandolina del capitán Corelli” (2001) de John Madden o “Gothika” (2003), thriller co-protagonizado por Halle Berry. Penélope es seguidora de la filosofía budista. No come carne, ya que es vegetariana. Tampoco bebe alcohol. Uno de sus personajes más admirados es la Madre Teresa de Calcuta.

En el 2000 dio el salto a Estados Unidos codeándose con varios de los ídolos masculinos del momento. Actuó junto a Matt Damon en All the pretty horses, con Nicolas Cage en La mandolina del capitán Corelli, con Tom Cruise en Vanilla Sky (remake de Abre los ojos) y con Johnny Depp en Blow. En el mes de enero del año 2004 terminaría separándose de Tom Cruise. El mismo año dio inicio a una relación con el también actor Matthew McConaughey, con quien compartió cartel en "Sahara" (2005). A comienzos del mes de junio del año 2006 la pareja se separaría.

Algunas de sus últimas películas son "No te muevas" (2004) de Sergio Castellitto por la que ganó el premio David de Donatello a la mejor interpretación femenina y fue candidata al Premio Goya a la mejor actriz y "Volver" (2006), su nuevo encuentro con Almodóvar.