Après avoir monté des pièces de théâtre qui vont connaître un réel succès, et être entré à la chaine de télévision américaine NBC, (années 40)
Arthur Penn passe derrière la caméra.
Il réalise son premier film,
Le Gaucher dès 1958 avec Paul Newman en tête d'affiche. Pourtant américain, Arthur Penn voue une passion pour le cinéma Européen. Par la suite, il réalise
Miracle En Alabama qui propulse l'actrice Anne Bancroft et le second rôle féminin, Patty Duke vers l'Oscar.
L'une de ses oeuvres les plus notables et la plus reconnue est
Bonnie And Clyde, film devenu absolument culte, (repris par Gainsbourg en chanson) tiré d'une histoire vraie et qui décrit l'histoire de deux jeunes amants révoltés, dans la grande dépression des années 30.
Fort de ces expériences, c'est Dustin Hoffman qu'il choisit pour son film
Little Big Man. Dans ses films,
Arthur Penn s'efforce de décrire l'american way of life (
Georgia).
Ces dernières réalisations
Target et
Froid comme la mort, des polars, sont plus une cible pour le grand public. Sa carrière s'arrête en 1990, mais il fut le précurseur du Nouvel Hollywwod, mouvement cinématographique de la fin des années 60 qui modernisa l'ensemble du 7ème art, et réduisit les tabous (sexualité et violence).
En 2007, son talent est récompensé par un Ours d'or, au festival de Berlin.