Jedna z głównych bohaterek serialu "Teoria wielkiego podrywu" grana przez Kaley Cuoco, a zarazem postać, która wnosi do świata zdominowanego przez naukę, komiksy i społeczną niezręczność – spontaniczność, ciepło i zdrowy rozsądek. Choć początkowo może się wydawać stereotypową „dziewczyną z sąsiedztwa”, z czasem okazuje się postacią znacznie głębszą – wrażliwą, lojalną, inteligentną emocjonalnie i zdolną do ogromnej ewolucji. Jest osobą towarzyską, otwartą, empatyczną i uroczo bezpośrednia. Mimo, że nie interesuje się nauką, ma niezwykle silną inteligencję emocjonalną – potrafi wyczuć nastroje innych i świetnie radzi sobie w relacjach międzyludzkich. Ma ogromne poczucie humoru, nie boi się mówić, co myśli, ale jednocześnie jest ciepła, wyrozumiała i zdolna do głębokiego współczucia. Bywa impulsywna, czasem niedojrzała, ma skłonność do odkładania decyzji, ale jednocześnie wykazuje silną niezależność i determinację.
Penny pochodzi z małego miasteczka w Nebrasce, z rodziny o raczej prostych wartościach. Wspomina, że jej ojciec zawsze chciał mieć syna, dlatego traktował ją jak chłopaka – co przełożyło się na jej twardość i niechęć do sentymentalizmu. Jej przeszłość jest pełna barwnych, często nieudanych związków, licznych zawodów sercowych i życiowych prób, które jednak uczyniły ją silniejszą.
Przyjechała do Kalifornii z marzeniem o zostaniu aktorką. Początkowo pracowała jako kelnerka w Cheesecake Factory, jednocześnie uczęszczając na castingi i biorąc udział w mniejszych produkcjach – czasem wręcz kompromitujących. Z czasem zrezygnowała z aktorstwa i znalazła pracę jako przedstawicielka handlowa w firmie farmaceutycznej, w czym niespodziewanie okazała się bardzo dobra. Jej rozwój zawodowy staje się jednym z symboli jej dojrzałości.
Związek Penny i Leonarda to serce emocjonalne całego serialu. Początkowo Leonard jest zauroczony atrakcyjną sąsiadką z naprzeciwka, a Penny wydaje się zbyt odległa, by mogła go traktować poważnie. Jednak z biegiem czasu ich relacja się pogłębia. Mimo różnic intelektualnych i kulturowych, łączą ich uczucia, zaufanie i wzajemna troska. Ich związek przechodzi wiele wzlotów i upadków, ale ostatecznie się stabilizuje. Penny i Leonard biorą ślub, a w finale serialu ujawniają, że spodziewają się dziecka – co dla Penny, która wcześniej była niechętna macierzyństwu, stanowi ważny krok w jej rozwoju.
Jej relacja z Sheldonem jest również szczególna i wyjątkowa. Początkowo traktuje ją jak intruza w swoim świecie – nieinteligentną, głośną i chaotyczną. Penny z kolei uważa go za irytującego maniaka kontroli. Jednak z czasem zaczynają się wzajemnie szanować i rozumieć. Penny staje się dla Sheldona kimś w rodzaju starszej siostry – osobą, która potrafi mu przyłożyć, gdy przesadzi, ale też przytulić i wysłuchać, gdy naprawdę tego potrzebuje, a nawet zaśpiewać jego ulubioną kołysankę do snu. To właśnie Penny jako jedna z nielicznych potrafi wywołać w Sheldonie emocjonalną reakcję, nawet jeśli on sam nie potrafi jej nazwać. Ich relacja opiera się na nietypowej lojalności – pełnej kłótni, sarkazmu i pozornych złośliwości, ale ostatecznie głęboko autentycznej.