Снятый в 1967 году под влиянием французской "новой волны" фильм об гангстерах-любовниках времен Великой депрессии Бонни Паркер и Клайде Бэрроу обозначил важный этап в развитии кинематографа США.
"Бонни и Клайд" оказал огромное влияние на целое поколение американских режиссеров, таких как Роберт Олтмен, Мартин Скорсезе и Фрэнсис Форд Коппола.
Пенн снял один из самых знаменитых вестернов в истории мирового кино — "Маленький большой человек" с Дастином Хоффманом и Фэй Данауэй в главных ролях.
Также Артур Пенн был автором многих театральных постановок. Самой известной из них стал спектакль "Сотворившая чудо" по автобиографической книге Хелен Келлер, поставленный Пенном на Бродвее в конце 1950-х и отмеченный премией "Тони" за лучшую режиссуру. В 1962 году Пенн снял одноименный фильм, выигравший два "Оскара" в актерских номинациях.
Во время президентской кампании 1960 года Пенн был советником малоизвестного тогда сенатора Джона Фицджеральда Кеннеди, которому режиссер во время теледебатов с Ричардом Никсоном дал совет смотреть прямо в камеру и говорить как можно более кратко. В результате Кеннеди выиграл теледебаты и вскоре стал президентом США.