Penttilä oli Suomen painijoukkueen varamiehenä vapaapainin 73-kiloisten sarjaan Helsingin olympiakisoissa 1952. Vuonna 1953 hän saavutti 67 kilon sarjassa SM-hopeaa hävittyään Väinö Hakkaraiselle pistein 1–2. Vuonna 1954 Penttilä voitti ensimmäisen Suomen-mestaruutensa, osallistui Tokiossa ensi kertaa MM-kilpailuihin ja voitti kahden vuoden takaisen olympiavoittajan ja Tokion kisojen MM-hopeamitalistin, ruotsalaisen Olle Anderbergin.