格纳·格拉尼特和霍尔登·凯弗·哈特兰共同获得1967年诺贝尔化学奖；艾伦·黑格、艾伦·麦克德尔米德和白川英树一起赢得2000年诺贝尔化学奖。有9位与宾夕法尼亚大学相关的获奖者赢得了生理学和医学奖，在数量上超过其他任何一个奖项。1972年，该校的克里斯蒂安·B·安芬森、杰拉尔德·埃德尔曼和约翰·施里弗3位获奖者分别获得3项不同类别的诺贝尔奖，这3位获奖者也于次年得到学校授予的自然科学博士学位。