Teljes nevén Penélope Cruz Sánchez a spanyol főváros egyik külső kerületében született, ezért is ragadt rá később, karrierje fellendülésekor a madridi Madonna becenév. Penélope a fodrász Encarna és az autószerelő Eduardo három gyermeke közül a legidősebb, öccse, Eduardo és húga, Mónica gyakran az idegeire mentek.

„Utáltam, hogy ott volt a két kicsi, elég kevés köztünk a korkülönbség és nekem is figyelemre lett volna még szükségem, de nem jutott elég. Nagyon hisztis lettem, gyakran a földre vetettem magam és ordítottam, rugdalóztam, csapkodtam és mindent összetörtem, ami a kezem ügyébe került” – ismerte be Cruz, aki akkoriban egyáltalán nem érdeklődött a színészet iránt, inkább táncolt, kilenc évig balettozott. Tinédzserként aztán látta Pedro Almodóvar egyik filmjét és elhatározta: együtt fog dolgozni vele. Tizennégy évesen elkezdett ügynököt keresni, ám mindenki visszautasította, mondván: túl fiatal.

„Háromszor küldött el az ügynök, de én minden alkalommal visszamentem” – mesélte később Cruz, akit 1989-ben, tizenöt évesen végül felvett az egyik ügynökség és néhány hónappal később már rengeteg munkája volt. Első tévés szereplése egy tiniknek szóló televíziós műsor vezetése volt. Alig volt 17 mikor elnyerte a Sonka, sonka című film főszerepét, melyben egy leányanyát alakított. A szereplés után azonnal szexszimbólummá vált, Penélope ugyanis több jelenetben félmeztelenül tűnt fel.

„Nagyon jó szerep volt, de azt hiszem, akkor nem álltam még egészen készen a meztelenségre. Sokáig bántott ez, főként, hogy a szüleim kiborultak tőle. De most már nem bánom, mert végül is ez adta meg a kezdőlökést és indított el pályán! Márpedig én mindent megtettem volna azért, hogy színésznő legyek” – mondta Penélope.