Роден на 24 октомври 1958 г. в София. Баща му е покойният Никола Пенев, журналист от вестник „Земеделско знаме“. Средното си образование завършва в 8 СОУ „Васил Левски“. От 1982 г. е магистър по актьорско майсторство за драматичен театър в класа на професор Николай Люцканов с асистент Маргарита Младенова, ВИТИЗ „Кръстьо Сарафов“. От 1985 до 1992 г. е в състава на Младежки театър „Николай Бинев“ в София. След това е в трупата на Народен театър „Иван Вазов“. От 2003 г. играе в състава на Малък градски театър „Зад канала“. Той изпълнява ролята на Плужека във филма „Дзифт“ от 2008 г. Участва в постановките на Театър 199 „Живот х 3“, „Приятнострашно“, „Кралицата майка“ и „Дуети“. В момента Пенев играе в „Жана“ и „Идиот 2012“ в Народен театър „Иван Вазов“, „Скъперникът“ и „Човекът, който играше“ в Малък градски театър зад Канала, „Чайка“ в Театър Азарян, и „Семеен албум“ в Младежкия театър. Също така режисира „Дакота“ в Сатиричен театър „Алеко Константинов“.
Измежду многобройните му награди са „Златна маска“ на Международния театрален фестивал „Охридско лято“, „Икар“ за ролята си на Едгар в спектакъла „Мъртвешки танц“, Аскеер през 1996 г. за ролята на мъжа от „Нирвана“ на К. Илиев с режисьор М. Младенова, Аскеер през 2007 г. за Едгар от „Мъртвешки танц“, Риека 2007 за главна мъжка роля, Златна ракла 2000 за „Пясъчен часовник“ с режисьор Г. Дюлгеров. През 2010 г. е номиниран за Аскеер за поддържаща мъжка роля в „Приятнострашно“ на Театър 199.
На 12 март 2013 г. е назначен в служебното правителство като министър на културата, считано от 13 март.
Всяка неделя: събеседник по желание Владимир Пенев
Дата на излъчване 28.10.2012 г.