משולש פנרוז מורכב משלוש קורות ריבועיות ישרות (תיבות ריבועיות), היוצרות יחדיו משולש כך שהזווית בין כל שתי קורות היא זווית ישרה. לפעמים מציירים את המשולש כך שהקורות מקוטעות ומחולקות לקוביות.
אשליית קיומו של המשולש נוצרת מכיוון שהמוח האנושי מפרש את התמונה הדו-ממדית כהיטל של גוף תלת-ממדי. כל חלק במשולש פנרוז בנפרד, נדמה כייצוג לגיטימי של אובייקט תלת-ממדי (למשל, אין בעיה בכך ששתי קורות אכן ייפגשו בזווית ישרה). עם זאת, צירוף כל החלקים יחדיו לא ייתכן מוחשית.
ניתן ליצור אשליה אופטית תלת-ממדית של משולש פנרוז, על ידי בניית הקורות כך שמזוויות מסוימות ייראה כאילו הן מתחברות ליצירת המשולש, בעוד שבפועל הן אינן נפגשות בקודקוד אחד. אפשרות אחרת היא לבנות את הקורות כך שנדמה כי הן ישרות, בעוד שבפועל הן עקמומיות.
משולש פנרוז בתרבות
משולש פנרוז בולט ביצירותיו של מאוריץ קורנליוס אֶשֶר. יצירותיו המוקדמות העוסקות בעצמים שקיומם הפיזי לא אפשרי ובהסתכלות מפרספקטיבה ייחודית. כך עשה למשל בציור "הגשר" (1930). עיסוקו זה בבלתי אפשרי, היווה את חלק מההשראה להגיית הרעיון של משולש פנרוז.
המשולש מופיע בליתוגרפיה "מפל המים" של אֶשֶר (1961), המתארת אפיק מים הזורם בצורת זיגזג, לאורך הדפנות של שני משולשי פנרוז מוארכים, כך שהם מסתיימים בגובה של שתי קומות מעל לגובה בו החלו, ובתוך כך נוצר מפל המניע גלגל מים.
פסל "משולש בלתי אפשרי" במזרח העיר פרת' באוסטרליה. מזוויות מסוימות נראה שהקורות נפגשות בקודקוד העליון, אף על פי שאין זה כך, וכך נוצרת אשליית משולש פנרוז.
