มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียมีจุดกำเนิดมาจาก Charity School of Philadelphia ที่ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1740 (พ.ศ. 2283) ต่อมาในปี ค.ศ. 1749 นายเบนจามิน แฟรงคลิน นักการเมืองผู้ยิ่งใหญ่และผู้นำการปฏิวัติอเมริกามีแนวความคิดที่จะจัดตั้งมหาวิทยาลัยที่มุ่งเน้นการผลิตนักศึกษาเพื่อมาทำงานในภาครัฐและภาคธุรกิจ ซึ่งแตกต่างไปจากมหาวิทยาลัยในยุคนั้นที่เน้นเฉพาะการสอนศาสนาเช่น มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดและมหาวิทยาลัยเยล เขาจึงได้ก่อตั้งมหาวิทยาลัยสมัยใหม่ขึ้น และมีการเรียนการสอนศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ขึ้นเป็นครั้งแรกในสหรัฐอเมริกา โดยพัฒนาจาก Charity School of Philadelphia เป็น Academy of Philadelphia ต่อมาได้เปลี่ยนชื่อเป็น College of Philadelphia และเปลี่ยนเป็น University of the State of Pennsylvania ตามลำดับ ต่อมาในปี ค.ศ.1791 ได้ใช้ชื่อ University of Pennsylvania (มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเซีย) มาจนถึงปัจจุบัน [1]

ในปีค.ศ.1765 ได้มีการจัดตั้งคณะแพทยศาสตร์ (Medical School) ขึ้นเป็นครั้งแรกในประเทศสหรัฐอเมริกา และได้มีการจัดทำหลักสูตรปริญญาตรี (Undergraduate) และการศึกษาวิชาชีพ (Professional Education) ขึ้นเป็นครั้งแรกในประเทศอีกด้วย ด้วยเหตุนี้เอง มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียจึงประกาศตนเป็นมหาวิทยาลัย (University) แห่งแรกของประเทศสหรัฐอเมริกา ต่อมาในปี ค.ศ. 1790 นายเจมส์ วิลสันผู้ร่างรัฐธรรมนูญแห่งสหรัฐอเมริกาได้บรรยายวิชากฎหมายขึ้นเป็นครั้งแรกในประเทศที่มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียภายหลังการจัดตั้งรัฐบาลกลาง ต่อมาได้มีการจัดตั้งคณะนิติศาสตร์ (Law School) และคณะวิศวกรรมศาสตร์ (School of Engineering and Applied Sciences) ขึ้นอย่างเป็นทางการเมื่อปีค.ศ. 1850 และ 1852 ตามลำดับ ต่อมาในปี ค.ศ. 1881 ได้มีการจัดตั้งวอร์ตันสคูล (Wharton's School of Finance and Commerce)ขึ้น นับเป็นคณะพาณิชยศาสตร์แห่งแรกของประเทศสหรัฐอเมริกา

ในปัจจุบัน มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียได้พัฒนามาเป็นมหาวิทยาลัยวิจัยที่สำคัญที่สุดแห่งหนึ่งของโลก มีวิทยาลัยและคณะต่างๆรวมกันทั้งสิ้นกว่า 12 คณะ