Hija de la ninfa Peribea e Icaro, rey de Esparta. Casada con Odiseo, rey de Itaca, concibió a Telémaco, que nació cuando su padre parte a la guerra de Troya.
Durante su ausencia, multitud de pretendientes (se cree que un total de 108) comandados por Antinoco, pretende casarse con Penelope y obtener el trono de Itaca. Para ello se instalan el el palacio, lapidando con fiestas y banquetes, la fortuna de Odiseo
Penelope, que es fiel a su marido, se las ingenia para poder pasar el tiempo, en espera del regreso de Odiseo. Les comunica que se casara con uno de ellos, el día que termine de tejer un sudario para su suegro Laertes.. Durante el día tejía y por la noche destejía el trabajo que había hecho durante el dia.
Tras 20 años de ausencia, a causa de la guerra y del difícil regreso a su patria, Odiseo volvió y lo hizo disfrazado de mendigo. En uno de los banquetes , en los que él acude, Penelope, que ha sido descubierto su engaño, dispone que se casara con aquel que sea capaz, con el arco de su marido, de disparar una flecha que atraviese doce cabezas de hacha, cosa muy difícil, porque el único que podía conseguirlo era Odiseo.
El único que sabe manejar el arco es Odiseo y es el único que lo consigue. Entonces revela su identidad y ayudado por dos esclavos, su hijo Telémaco y la diosa Atenea, empieza a matar a todos los pretendientes que invaden su casa, empezando por Antinoco.
Penelope, que aún no esta segura de que sea Odiseo, ordena a su esclava Eurycleia, que mueva la cama nupcial, a lo cual, Odiseo, que escucha la orden, responde que no se puede; una de las patas , que el mismo construyó, es de un olivo vivo, Esta es la prueba definitiva para Penelope, de que tiene al verdadero Odiseo
Sobre su vida, después de este suceso, hay diferentes versiones:
– Penelope, junto a Odiseo y a su hijo Telemaco, viven felices el resto de sus días en Itaca
– Odiseo, se macha a Trespotia, a realizar varios sacrificios. Allí se casa con Calidice y permanece con ella hasta su muerte. Después regresa a Itaca y descubre que Penelope, ha concebido a Poliporte
– Telegono, hijo de Odiseo y Circe, cuando se da cuenta de que ha matado a su padre sin saberlo, lleva a Penelope a y al cadáver de Odiseo ante su madre, (Circe9 donde ésta se casa con Telémaco y Penelope con el mismo Telégono.
– Odiseo, acusa a Penelope de haber seducido a sus pretendientes y la abandona
– Penelope es seducida por Antinoco y es devuelta a su padre o asesinada por Odiseo, cuando éste se entera Concibe con Hermes a Pan