Penelope Spheeris est souvent qualifiée d'« anthropologue du rock'n roll ».

En 1974, elle a créé la première société de production de vidéos musicales de Los Angeles, ROCK'N REEL. Elle a conclu sa carrière dans le domaine des vidéos musicales avec la vidéo Bohemian Rhapsody pour Wayne's World, nominée aux Grammy Awards. Le premier long métrage de Penelope Spheeris a été le documentaire de 1979 sur la scène punk de Los Angeles, The Decline of Western Civilization, unanimement salué par la critique. En 1983, elle écrit et réalise Suburbia, produit par Roger Corman, qui raconte l’histoire troublante et prophétique de jeunes rebelles sans-abri squattant des maisons abandonnées, qui tentent de fonder une nouvelle famille et se protègent mutuellement. Suburbia a remporté la première place au festival du film de Chicago. Près de 25 ans plus tard, son documentaire The Decline of Western Civilization, Part III reflète tristement les événements qu'elle a décrits dans Suburbia.

Au milieu des années 80, elle réalise The Boys Next Door, avec Charlie Sheen et Maxwell Caulfield, puis Dudes avec Jon Cryer, Flea et Daniel Roebuck. Les deux films ont été érigés au rang des classiques cultes. The Decline of Western Civilization, Part II : The Metal Years est sorti en 1988, et a lui aussi reçu un accueil critique spectaculaire. Les commentaires d'Ozzy Osbourne, Steven Tyler et Joe Perry, Alice Cooper, Lemmy de Motorhead, Poison, etc. en font l'un des éléments les plus mémorables de l'histoire du cinéma rock.

En 1992, Penelope Spheeris a réalisé son septième long métrage et son premier film en studio, Wayne's World, chez Paramount Pictures. Par la suite, elle a réalisé et produit The Beverly Hillbillies (Fox), écrit et réalisé The Little Rascals (Universal), puis réalisé Black Sheep (Paramount), etc. En 1999, Penelope Spheeris a documenté l'Ozzfest, la tournée de concerts d'été la plus couronnée de succès en Amérique, et les représentations de retrouvailles du groupe original Black Sabbath. En tant que réalisatrice et co-directrice de la photographie, Penelope Spheeris a ainsi livré un film remarquable et historique, qui offre au public une vision unique de la vie sur la route : We Sold Our Souls for Rock'n Roll (Nous avons vendu nos âmes pour le rock'n roll).