Pensylvánie vznikla v roce 1681 darováním půdy Karlem II. podnikateli Williamu Pennovi, jehož otci, admirálu Williamu Pennovi, dlužil peníze. Penn mladší zde založil provincii, resp. anglickou kolonii, která se roku 1776 stala jedním z původních třinácti zakládajících států USA. Krátce před tím, mezi lety 1763 a 1767, byla během územních sporů upravena její jižní hranice, která tvoří větší část tzv. Masonovy-Dixonovy linie. Pensylvánie jako druhý stát v pořadí ratifikovala Ústavu Spojených států amerických, k čemuž došlo 12. prosince 1787. Deklarace nezávislosti i Ústava byly přijaty v budově Independence Hall, která se nachází v největším pensylvánském městě Filadelfii, jež byla v letech 1790–1800 hlavním městem USA. Za americké občanské války proběhla v roce 1863 v jižní centrální části státu bitva u Gettysburgu.