Фрэнсис Уиттиер Пеннелл родился в штате Пенсильвания 4 августа 1886 года.
Он получил образование в Westtown School и Пенсильванском университете, получив там степень бакалавра в 1911 году и степень доктора философии в 1913 году. С 1914 по 1921 год Фрэнсис Уиттиер Пеннелл был в штате сотрудников Нью-Йоркского ботанического сада, а затем стал Куратором растений в Академии естественных наук Филадельфии. Пеннелл внёс значительный вклад в ботанику, описав множество видов семенных растений.
Фрэнсис Уиттиер Пеннелл умер от сердечного приступа 3 февраля 1952 года.