Penelope Ann Miller ble født i Los Angeles i California, i 1964, som datter til journalisten Beatrice Ammidown og skuespilleren Mark Miller. Hun startet sin skuespillerkarriere i 1985 med en rolle i fjernsynsserien . I 1987 spilte hun mindre roller i fjernsynsseriene , og . I 1989 spilte hun i .