Penelope Ann Miller (nacida Penelope Andrea Miller; Los Ángeles, California, 13 de enero de 1964) es una actriz estadounidense. En su larga carrera se destacan filmes exitosos y aclamados por la crítica, además de notables obras de teatro. Ha actuado con grandes del cine como Marlon Brando, Robert De Niro y Al Pacino. Ha sido nominada al Premio Tony, al Globo de Oro y al Premio del Sindicato de Actores por su participación en la cinta The Artist.