Als einer der bekanntesten Singer/Songwriter, die in den späten 1980er Jahren aufkamen, war Michael Penn scheinbar für eine Karriere im Showgeschäft prädestiniert. Als ältester Sohn des Regisseurs Leo Penn und der Schauspielerin Eileen Ryan wurde er am 1. August 1958 im New Yorker Stadtteil Greenwich Village geboren. Schon ein Jahr später zog die Familie nach Los Angeles um, wo Penns jüngere Geschwister Sean (der später zu den besten Schauspielern seiner Generation zählte) und Chris (ein bekannter Charakterdarsteller, der für seine Arbeit in Filmen wie Reservoir Dogs bekannt wurde) geboren wurden. Während sich seine Brüder auf die Schauspielerei konzentrierten, wandte sich Michael der Musik zu und lernte, nachdem er schon früh von den Beatles besessen war, Gitarre zu spielen. In der High School trat er seiner ersten Band bei und coverte Hits von Künstlern wie den Rolling Stones und David Bowie. Bald begann er, auch eigene Songs zu schreiben.

In den frühen 80er Jahren gründete Penn die Gruppe Doll Congress, die zwar eine begeisterte lokale Anhängerschaft hatte, aber ihre Fangemeinde nie über Südkalifornien hinaus ausdehnen konnte; frustriert verließ er die Musik für eine Weile und folgte der Familientradition, indem er als Statist in einer Reihe von Fernsehserien auftrat, darunter der Klassiker St. Elsewhere. 1987 moderierte Sean Penn Saturday Night Live und brachte Michael als musikalischen Gast mit; der Auftritt weckte sein Interesse an der Musik, und bald darauf tat er sich wieder mit dem ehemaligen Doll Congress-Keyboarder Patrick Warren zusammen, um die Songs zu komponieren, die sein Debütalbum March von 1989 ausmachten. Nach der Veröffentlichung wurde das Album ein großer Kritikerliebling, der für seinen funkelnden, an die Beatles erinnernden Folk-Pop und seinen cleveren, an Elvis Costello erinnernden Wortwitz gelobt wurde; die Leadsingle „No Myth“ wurde sogar zu einem Überraschungshit und verhalf der LP zu einem Platz in den Top 40. Ein weiterer kleinerer Hit, „This and That“, folgte im Jahr 1990.

Nach seinem ersten Erfolg legte Penn eine längere Pause ein; als er 1992 mit seinem zweiten Album Free for All zurückkehrte, stieß er auf weitaus größeren kommerziellen Widerstand als bei March, und das Album fiel nach nur wenigen Wochen aus den Charts. Er verbrachte dann fünf Jahre damit, über seinen nächsten Schritt nachzudenken, bis er schließlich 1997 mit Resigned wieder auftauchte; obwohl die Kritiker erneut Penns Songwriting lobten, gelang es dem Album, wie schon seinem Vorgänger, nicht, sich außerhalb seiner treuen Kultanhängerschaft durchzusetzen. Etwa zur gleichen Zeit begann er auch die Zusammenarbeit mit dem gefeierten jungen Filmemacher Paul Thomas Anderson, für dessen Debütfilm Hard Eight er 1997 die Filmmusik schrieb; später im selben Jahr komponierte er die Musik für den Kritikerliebling Boogie Nights und hatte auch einen Cameo-Auftritt in dem Film als Plattenproduzent aus den 80er Jahren. Ende 1997 heiratete Penn die Singer/Songwriterin Aimee Mann; Anfang 2000 folgte Mp4: Days Since a Lost Time Accident. Im Jahr 2005, nach einem langen Zerwürfnis mit Epic Records, veröffentlichte Penn Mr. Hollywood, Jr. 1947 auf seinem eigenen Label Mimeograph. Ein Songzyklus über das Los Angeles der Nachkriegszeit, mit Gastauftritten von Mann, Buddy Judge und Patrick Warren.