Пенка Дамянова е родена на 11 октомври 1919 година в с. Колибето (днес Черни Осъм), Троянско в учителско семейство. Родителите й са сред основоположниците на социалистическата организация, създадена в селото в началото на 1919 година.
Тръгва на училище в родното си село, а прогимназиалните класове завършва в средищното училище до Троянския манастир. През есента на 1932 г. е записана за ученичка в Първа софийска девическа гимназия, която завършва през 1937 г.
Още през късната есен на 1937 г. Пенка Дамянова се включва в студентското движение и става член на БОНСС. През 1938 г. постъпва в РМС, а през 1939 г. става член на Работническата партия (к).