Nació el 17 de agosto de 1960 en Santa Monica, California (Estados Unidos)

Sean Penn es hijo del director Leo Penn y de la actriz Eileen Ryan. Su hermano menor Chris también es actor y su hermano mayor Michael es músico.

Estudió interpretación en Los Angeles' Group Repertory Theater. Dejó California por Nueva York para representar obras de teatro, debutando en Broadway con la obra de teatro "Heartland".