A város neve valószínűleg a Penza, Penzjatka folyó nevéből származik; a folyónév eredete azonban nincs tisztázva. Penza város Oroszország európai részén, Moszkvától délkeletre. A Penzai terület közigazgatási, gazdasági és kulturális központja. A Volgamenti-hátság nyugati részén, a Szura folyó két partján, a Penza folyó torkolatánál fekszik. A Szurán följebb, a várostól 10 km-re az 1970-es években nagy víztározót alakítottak ki.

A település elődjét az orosz állam akkori délkeleti határán, a védelmi rendszer egyik őrhelyeként alapították 1663-ban, a Penza folyó partján. 1708-tól a Kazányi kormányzósághoz tartozott, 1719-től egy kisebb közigazgatási egység központja volt. 1801-ben kormányzósági várossá nyilvánították, ekkor indult fejlődésnek mint kormányzósági székhely.

Miután az ország határa távolabbra került, a település stratégiai szerepe a 18. század első harmadában megszűnt, és a körzetben a század második felében jelentős nemesi földbirtokok jöttek létre. Az 1781-ben jóváhagyott városi és kormányzósági címerben a három gabonakéve a mezőgazdaság (főként a rozs és az árpa) fontosságára utalt. Penza elsősorban a szesz- és gabonakereskedelem, a malomipar központja lett, az itt őrölt lisztet hajón szállították az északi orosz nagyvárosokba. Ekkoriban Penzát a „kereskedők városának” is nevezték. Fejlődését elősegítette, hogy 1874-ben ide is elérkezett a vasút. A 19. század végén a városban 160 kisebb-nagyobb üzem, gyár működött; kiemelhető közülük a papírgyár, melyet 1850-ben az egyik leggazdagabb helybeli gabonakereskedő alapított.

Az alapvető iskolákon kívül itt alakult meg 1882-ben az ország egyik első zeneiskolája. A kormányzó által a városra hagyott gazdag kép- és könyvtár képezte alapját az 1892-ben megnyitott képtárnak és könyvtárnak, valamint a nagy összegű adományból életre hívott, az országban egyik legkorábbi képzőművészeti iskolának (1898). A szovjet hatalom idején, 1928-ban a Penzai kormányzóságot megszűntették, ekkortól Penza előbb a Középső-Volga vidékhez, későbbi nevén Kujbisevi vidékhez, majd a Tambovi területhez tartozott. 1939-ben az akkor kialakított Penzai terület székhelye lett.

A második világháborúban a harcok elől Penzába telepített gyárakban többek között aknavetők gyártását szervezték meg. A háború után az áttelepített és részben itt is hagyott üzemek képezték az alapját az ipar további erőteljes fejlesztésének. A város újabban létesített negyedeit többségében a Szura jobb partján alakították ki.