Pennycook fait campagne en faveur du vote «Rester» pour le référendum de 2016 sur l'adhésion à l'UE et sa circonscription de Greenwich et Woolwich vote à 64% pour rester . Après l'annonce des résultats du référendum, Pennycook est nommé l'un des ministres fantômes du Brexit en octobre 2016 et, conformément au whip du parti travailliste, vote pour le projet de loi déclenchant l'article 50 . En septembre 2019, il démissionne de son poste de ministre fantôme du Brexit afin de faire campagne activement en faveur de la tenue d'un deuxième référendum et sans équivoque pour que le Royaume-Uni reste dans l'UE .