Родился в семье военного. По происхождению — корсиканец. Детство и юность провёл в военных гарнизонах во французских колониях — в Африке и в Юго-Восточной Азии.
После окончания лицея в Ницце работал резчиком по дереву, таксистом, художником-иллюстратором. Более 25 лет он отдал работе с детьми с задержками в развитии.
Пеннак начал сочинять книги для детей во время пребывания в Бразилии c 1978 по 1980. К этому периоду относятся его знаменитые книги «Собака Пес» (1982) и «Глаз волка» (1984).
В дальнейшем Пеннак выступает как автор политической сатиры, а после проявляет интерес к детективу «чёрной серии». В 1985 был издан роман «Людоедское счастье» — первый из серии о Бенжамене Малоссене, профессиональном «козле отпущения» и его семье, проживающей в районе Белльвиль (Париж). За ним последовали «Фея Карабина» (1987), «Маленькая торговка прозой» (1989), «Господин Малоссен» (1995), «Плоды страсти» (1997), также с большим мастерством созданные в жанре «чёрного детектива». В романе «Диктатор и гамак» (истории о латиноамериканском диктаторе-агорафобе и чехарде его двойников, сменяющих друг друга) вернулся к политической сатире, совмещённой с изложением писательской «кухни».