Па бацькоўскай лініі яго дзед быў прафесійным мастаком, а бабуля паходзіла з заможнай квакерскай сям’і банкіраў. Па матчынай лініі, бабуля — народжаная Сара Мара Натансон (у замужжы Соня Мэры Лідз, 1871—1964) — была піяністкай, паходзіла з занятай у лесагандлі яўрэйскай купецкай сям’і і жыла ў Санкт-Пецярбургу ў доме № 11 па Фурштацкай вуліцы[17][18][19] да тых часоў, пакуль, разарваўшы адносіны з бацькам — купцом першай гільдыі Меерам Натансонам[20][21], не пакінула Расію ў 1896 годзе пасля знаёмства ў Швейцарыі з англічанінам Джонам Берэсфордам Лідзам (1864—1956), прафесарам фізіялогіі, членам Каралеўскага таварыства, у будучыні яго дзедам[22]. У 1909 годзе яны пасяліліся ў Канадзе, дзе Дж. Лідз атрымаў месца прафесара клінічнай біяхіміі Універсітэта Таронта, а яго жонка была актыўная ў мясцовым руху суфражыстак і публікавала буклеты на гэтую тэму[23][24].
Бацькі — Лаянел Шарплз Пенроўз (1898—1972) і Маргарэт Лідз (Margaret Leathes, 1901—1989) — мелі медыцынскую адукацыю, маці была лекарам, бацька — псіхіятрам і медыцынскім генетыкам, членам Каралеўскага таварыства. Пенроўз нарадзіўся ў час іх знаходжання ў Колчэстэры, дзе яго бацька прымаў удзел у даследчым праекце. Браты — матэматык і фізік Олівер Пенроўз і псіхолаг і шахматыст Джонатан Пенроўз, сястра — онкагенетык Шырлі Ходжсан.
У 1939 годзе сям’я пераехала ў ЗША, а затым у Канаду — у горад Лондан у правінцыі Антарыа, дзе Роджэр наведваў школу. У гэты ж час у яго пачала фармавацца цікавасць да матэматыкі. Крыніцай гэтай цікавасці было захапленне ёю бацькам і маці (асабліва геаметрыяй)[25]. Гэтая акалічнасць паўплывала перш за ўсё і на Олівера, у якога поспехі ў матэматыцы і фізіцы былі лепш за сваіх аднагодкаў.
Пасля заканчэння вайны ў 1945 годзе сям’я Пенроўзаў вярнулася ў Англію і пасялілася ў Лондане. Роджэр наведваў школу Універсітэцкага каледжа Лондана, дзе яго бацька займаў пасаду прафесара генетыкі чалавека. Цікавасць будучага вучонага да матэматыкі станавілася ўсё мацней, і да заканчэння школы яму давялося выбіраць паміж спецыялізацыяй у біялогіі і хіміі (каб затым атрымаць медыцынскую адукацыю і працягнуць сямейную традыцыю) і спецыялізацыяй у фізіцы, хіміі і матэматыцы[26]. Пенроўз абраў апошняе, чым істотна засмуціў бацькоў.
Пасля атрымання ганаровай (з адзнакай) ступені бакалаўра матэматыкі ва ўніверсітэцкім каледжы Роджэр, прытрымліваючыся прыклада Олівера, паступіў у Кембрыджскі ўніверсітэт (у каледж Святога Іаана), вырашыўшы, у адрозненне ад брата, які заняўся фізікай, спецыялізавацца ў чыстай матэматыцы і пачаў даследаванні па алгебраічнай геаметрыі пад кіраўніцтвам Уільяма Ходжа. З апошнім ён прапрацаваў толькі год, бо той вырашыў, што праблемы, якімі цікавіцца Пенроўз, ляжалі па-за вобласцю яго ўласных інтарэсаў. У наступныя два гады кіраўніком Пенроўза быў Джон Тод.
У 1957 годзе ў Кембрыджскім каледжы Святога Іаана атрымаў ступень доктара філасофіі, абараніўшы дысертацыю па асноўным метадам алгебраічнай геаметрыі. Да гэтага часу яго ўжо захапіла фізіка. Асабліва паўплываў у дадзеным дачыненні да на яго вядомы фізік і сябар яго брата Дэніс Сіяма.
У 1956—1957 акадэмічным годзе чытаў лекцыі па чыстай матэматыцы ў Бедфардскім каледжы ў Лондане, а затым атрымаў пазіцыю даследчыка ў родным каледжы ў Кембрыджы, дзе правёў тры гады. Тады ж (у 1959 годзе) ён ажаніўся з Джаан Ізабель Уэдж (Joan Isabel Wedge).
Атрымаўшы яшчэ да заканчэння вучобы грант НАТА, з’ехаў у ЗША на 1959—1961 гады і працаваў у Прынстанскім і Сіракузскім універсітэтах. У 1961—1963 гадах займаў пасаду навуковага супрацоўніка ў Каралеўскім каледжы ў Лондане; у 1963—1964 гадах — запрошанага ад’юнкт-прафесара ў Тэхаскім універсітэце ў Осціне.
У 1964 годзе быў прызначаны лектарам у Біркбекскім каледжы ў Лондане, а двума гадамі пазней — прафесарам прыкладной матэматыкі там жа.
У 1973 годзе заняў крэсла Роўзбалаўскага прафесара матэматыкі ў Оксфардскім універсітэце і ўтрымліваў яго да 1998 года, застаўшыся эмерытам на той жа пасадзе і займае яе па цяперашні час. У тым жа 1998 годзе ён быў прызначаны прафесарам геаметрыі ў Грэшэм-каледжы ў Лондане (да 2001 года).
У 1992 годзе падпісаў «Папярэджанне чалавецтву»[27]. У кастрычніку 2012 года Роджэр Пенроўз наведаў Кіеў і прачытаў дзве лекцыі ў Кіеўскім універсітэце і КПІ. У 2013 годзе Роджэр Пенроўз з 26 сакавіка па 6 красавіка знаходзіўся ў Расіі: у Санкт-Пецярбургу і Маскве. 27 сакавіка 2013 года Роджэр Пенроўз прачытаў лекцыю «Why New Physics is needed to Understand the Conscious Mind» на факультэце вольных мастацтваў і навук СПбДУ. 1 красавіка 2013 года наведаў Маскву па запрашэнні МДТУ імя Баўмана і ТАА «НДІ гіперкамплексных сістэм у геаметрыі і фізіцы», дзе правёў семінары, а таксама ў рамках лекцый фонду «дынастыя» прачытаў лекцыю ў Політэхнічным музеі[28].
Навуковыя дасягненні
У 1955 годзе, будучы студэнтам, Пенроўз перавынайшаў псеўдазварот (вядомы таксама як зварот Мура — Пенроўза).
У 1967 годзе распрацаваў тэорыю твістараў, якая заснавана на адлюстраванні Пенроўза, адлюстроўвае геаметрычныя аб’екты прасторы Мінкоўскага на чатырохмерную комплексную вектарную прастору твістараў. У 1969 годзе высунуў гіпотэзу «касмічнай цэнзуры» (англ.: cosmic censorship). Яна складаецца ў тым, што ўласцівасці самога Сусвету не дапускаюць назірання ўласцівай сінгулярнасцям (напрыклад, у чорных дзірках) непрадказальнасці, зачыняючы сінгулярнасці, якія фармуюцца, гарызонтамі падзей. Гэтая форма цяпер вядомая як гіпотэза слабой цэнзуры (англ.: weak censorship hypothesis). У 1979 годзе Пенроўз вылучае гіпотэзу моцнай цэнзуры (англ.: strong censorship hypothesis).
У 1974 годзе Роджэр Пенроўз набывае шырокую вядомасць як вынаходнік мазаікі Пенроўза, якая дазваляе з дапамогай усяго толькі двух плітак вельмі простай формы замасціць бясконцую плоскасць неперыядычным узорам. У 1984 годзе падобныя структуры былі знойдзены ў размяшчэнні атамаў квазікрышталяў.
Самым важным навуковым укладам Пенроўза можна лічыць вынаходніцтва спінавых сетак (1971), якія затым былі актыўна выкарыстаны для апісання геаметрыі прасторы-часу ў петлявой квантавай гравітацыі.
У 1989 годзе выйшла яго кніга «Новы розум караля» (англ.: The Emperor's New Mind), у якой аўтар выкладае свае думкі пра квантавую свядомасць і тэорыю так званага моцнага штучнага інтэлекту, абгрунтоўваючы беспадстаўнасць увасаблення ў жыццё такой формы штучнага інтэлекту.
У 1990-х гадах сумесна са Сцюартам Хамерофам распрацаваў тэорыю квантавага нейракамп’ютынга Хамерофа-Пенроўза на аснове «Orch OR» мадэлі свядомасці. Згодна з гэтай тэорыі, актыўнасць мозга разглядаецца як істотна квантавы працэс. Пры гэтым за кошт эфектаў квантавай гравітацыі адбываецца працэс бесперапыннай «аб’ектыўнай рэдукцыі» (англ.: objective reduction — OR) хвалевай функцыі частак мозга, што выклікаецца разыходжаннем квантавых станаў прасторы-часу да мяжы, пасля якога яны рэдукуюцца. Працэс рэдукцыі апісваецца як «дырыжыраваны» (англ.: orchestrated — Orch) выбар адпаведнага стану (тэрмін orchestrated ужываецца аўтарамі, бо яны лічаць, што калапс макраскапічнага пераблытанага стану ў мікратрубачках клеткавых арганел у некаторай меры кіруецца — дырыжуецца — мембраннымі бялкамі).
У 2004 годзе выдаў кнігу Шлях да рэальнасці (англ.: The Road to Reality) з выкладаннем уласных поглядаў на законы Сусвету, 1099 старонак, якія змяшчаюць шырокія каментары да законаў фізікі.
У 2005 годзе ў чэрвеньскім нумары часопіса Discover абмаляваў уласную інтэрпрэтацыю квантавай механікі[29].
Храмов, Ю. А. Пенроўз Роджэр (Penrose Roger) // Фізіка : Біяграфічны даведнік / Пад рэд. А. І. Ахіезера. — Выд. 2-е, выпр. і дап. — М. : Навука, 1983. — С. 211. — 400 с. — 200 000 экз.