Penélope Cruz est née le 28 avril 1974 à Madrid. Son père, Eduardo Cruz, est garagiste, et sa mère, Encarna Sánchez, est coiffeuse¹. Penélope Cruz est la sœur de la danseuse et actrice Mónica Cruz et de Eduardo Cruz.

Elle achève des cours de danse à 20 ans et reste deux semaines au Conservatoire National. Elle fait ensuite trois ans de ballets espagnols avec Angela Garrido, quatre ans à la Cristina Rota School de New York, et prend des cours de Jazz Dance avec Raúl Caballero. Elle se produit en Espagne et à New York.

Elle entame une carrière de mannequin et fait la couverture de nombreux magazines. Elle apparaît dans La Quinta Marcha, une émission télévisée pour enfants², ainsi que dans les clips du groupe Mecano.