Bằng chứng khảo cổ học biểu thị rằng Penang (đảo và lãnh thổ đại lục) là nơi cư trú của người Semang-Pangan thuộc huyết thống Juru và Yen, song cả hai được xem là những nền văn hóa đã tuyệt chủng. Họ là những người săn bắn hái lượm thuộc chủng Negrito, có tầm vóc thấp và da ngăm đen, bị người Mã Lai phân tán cách nay khoảng 900 năm. Ghi chép cuối cùng về các dân cư nguyên trú tại Penang là trong thập niên 1920 tại Kubang Semang.[6] Bằng chứng đầu tiên về khu định cư của người tiền sử tại nơi mà nay là Penang được phát hiện tại hang Guar Kepah thuộc Seberang Perai vào năm 1860. Dựa trên những đống vỏ sò và xương người, công cụ bằng đá, mảnh gốm vỡ, và thực phẩm thừa bên trong, khu định cư được ước tính có từ 3000-4000 năm tuổi. Các công cụ bằng đá khác được phát hiện tại những địa điểm khác nhau trên đảo Penang chỉ ra sự hiện diện của các khu định cư thời đại đồ đá mới có niên đại từ 5000 năm trước.[7]

Một trong những người Anh đầu tiên đến Penang là nhà hàng hải James Lancaster. Ngày 10 tháng 4 năm 1591, ông chỉ huy Edward Bonadventure căng buồm từ Plymouth đến Đông Ấn, đến Penang vào tháng 6 năm 1592, ở lại trên đảo cho đến tháng 9 cùng năm và cướp phá mọi thuyền mà ông bắt gặp, chỉ trở lại Anh vào tháng 5 năm 1594.[8]

Penang nguyên là bộ phận của Vương quốc Kedah của người Mã Lai, đảo được Quốc vương Abdullah Mukarram Shah cho Thuyền trưởng Francis Light thuê, để đổi lấy sự bảo hộ quân sự trước quân đội Xiêm La và Miến Điện- những thế lực đang đe dọa Kedah. Đối với Francis Light, Penang là một địa điểm thuận tiện với mậu dịch và có một vị trí lý tưởng để ngăn chặn ảnh hưởng của Pháp và Hà Lan trong khu vực.[9] Ngày 11 tháng 8 năm 1786, Francis Light đổ bộ lên Penang tại nơi mà về sau gọi là pháo đài Cornwallis và nắm quyền chiếm hữu chính thức với đảo nhân danh Quốc vương George III và Công ty Đông Ấn Anh, đổi tên đảo thành Prince of Wales Island nhằm vinh danh người kế vị vương vị của Anh song tên gọi chưa từng được biết đến nhiều. Penang là khu định cư đầu tiên của Anh Quốc tại Đông Nam Á, và là một trong những khu định cư đầu tiên của đế quốc sau khi để mất Mười ba thuộc địa tại Bắc Mỹ.[10][11] Trong lịch sử Malaysia, sự kiện đánh dấu việc Anh Quốc tham dự vào Malaya.

Tuy vậy, Toàn quyền mới của Công ty Đông Ấn Anh là Charles Cornwallis thể hiện rõ rằng mình sẽ không đứng bên Quốc vương Kedah trong tranh chấp với các quân chủ Mã Lai khác, hoặc hứa bảo hộ Kadah trước Xiêm La và Miến Điện. Francis Light không cho Quốc vương Abdullah biết về sự việc, và khi Francis Light không giữ lời hứa bảo hộ, Quốc vương tìm cách tái chiếm đảo vào năm 1790 song bất thành, và buộc phải nhượng đảo cho công ty với thù lao 6.000 đô la Tây Ban Nha mỗi năm. Francis Light kiến thiết Penang thành một cảng tự do để lôi kéo các thương nhân khỏi các thương cảng của Hà Lan nằm lân cận. Mậu dịch tại Penang tăng trưởng theo cấp số nhân ngay sau khi thành lập, các tàu thuyền đến Penang tăng từ 85 vào năm 1786 lên 3569 vào năm 1802.[12]

Francis Light cũng khuyến khích dân nhập cư với lời hứa sẽ cấp cho họ đất đai mà họ có thể khai hoang và theo như tường trình thì bắn những đồng bạc từ súng thần công trên tàu của ông vào sâu trong rừng rậm. Nhiều người định cư ban đầu tử vong do mắc sốt rét, kể cả Francis Light, khiến Penang ban đầu được đặt biệt hiệu "mồ của dân da trắng".[13][14]

Sau khi Francis Light từ trần, Thiếu tá Arthur Wellesley đến Penang nhằm phối hợp phòng thủ đảo. Năm 1800, Phó Thống đốc George Leith chiếm được một dải đất ở bên kia eo biển để làm vùng đệm chống lại các cuộc tiến công và đặt tên cho lãnh thổ đó là tỉnh Wellesley (nay là Seberang Prai). Sau sự kiện này, số tiền phải trả mỗi năm cho Quốc vương Kedah tăng lên đến 10.000 đô la Tây Ban Nha. Hiện nay, mỗi năm chính phủ bang Penang vẫn trả 18.800 Ringgit cho Quốc vương Kedah.[10]

Năm 1796, một khu định cư hình sự được thành lập tại Penang khi 700 phạm nhân được chuyển tới từ quần đảo Andaman.[15] Năm 1805, Penang trở thành một khu quản hạt riêng biệt (đồng hạng với Bombay và Madras). Năm 1826, Penang hợp nhất với Singapore và Malacca thành Các khu định cư Eo biển thuộc Ấn Độ thuộc Anh, Penang là nơi đặt trị sở của chính phủ thuộc địa. Năm 1829, Penang không còn là một khu quản hạt, và tám năm sau đó vị thế thủ phủ của Các khu định cư Eo biển chuyển sang cho Singapore. Năm 1867, Các khu định cư Eo biển được lập làm một thuộc địa vương thất, nằm dưới quyền cai trị trực tiếp của Anh Quốc, trong đó có Penang.[16]

Penang thuộc địa thịnh vượng nhờ mậu dịch hạt tiêu và các loại gia vị, tấm vải Ấn Độ, quả trầu không, thiếc, thuốc phiện, và gạo. Sự phát triển của kinh tế gia vị thúc đẩy phong trào những người Hoa tiên phong đến đảo, việc này được Anh Quốc tích cực khuyến khích. Tuy nhiên, tính ưu việt ban đầu của bến cảng sau đó bị Singapore vượt qua do nơi này có vị trí địa lý đắc địa hơn. Hiện tượng thay thế thuyền buồm bằng thuyền hơi nước vào giữa thế kỷ 19 củng cố tầm quan trọng thứ cấp của Penang sau Singapore. Các đối tác mậu dịch quan trọng nhất của Penang là Trung Quốc, Ấn Độ, Xiêm La, Sumatra, Java, Anh Quốc, cũng như các lãnh thổ khác thuộc Các khu định cư Eo biển.[17]

Do kinh tế phát triển, dân số Penang tăng trưởng nhanh chóng, song tạo ra nhiều vấn đề như điều kiện vệ sinh, thiếu cơ sở hạ tầng đô thị, giao thông, và y tế công cộng. Các đường phố chính được mở rộng từ thủ phủ đến các trang trại phì nhiêu canh tác cây gia vị sâu hơn trong nội lục. Tuy nhiên, nhằm giải quyết tình trạng thiếu lao động trầm trọng trong các công trình công cộng, chính phủ bắt đầu tiến hành sử dụng các lao động phạm nhân người Ấn Độ với chi phí thấp. Một số lượng lớn trong số đó làm việc trên các đường phố của Penang, tiêu nước cho các đầm lầy và phát quang rừng, xây dựng mương thoát nước, và lắp đặt các đường ống nước sạch.[17]

Trong mười ngày vào tháng 8 năm 1867, Penang trải qua bất ổn dân sự do đấu tranh giữa các bang hội Kiến Đức đường (Đại Bá công hội), do Khâu Thiên Đức liên hiệp Hồng kỳ đảng kháng cự Nghĩa Hưng công ty liên hiệp Bạch kỳ đảng, Phó Thống đốc Edward Anson sử dụng lính sepoy tăng cường để dập tắt bất ổn.[18]

Thời điểm chuyển giao giữa hai thế kỷ, do là nơi có dân số người Hoa nhập cư lớn nên Penang là một địa điểm mà Tôn Trung Sơn gây quỹ cho các nỗ lực cách mạng chống nhà Thanh của ông. Hội nghị Penang năm 1910 với sự tham gia của Tôn Trung Sơn và các đồng chí của ông đã mở đường cho chiến thắng cuối cùng là Khởi nghĩa Vũ Xương lật đổ nhà Thanh.[19]

Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, trận Penang diễn ra vào tháng 10 năm 1914 khi tàu tuần dương Đức SMS Emden bí mật đi đến Penang và đánh chìm hai chiếm hạm của Đồng Minh ở ngoài khơi bờ biển của lãnh thổ – tàu tuần dương Nga Zhemchug, và tàu phóng ngư lôi Pháp Mosquet.[20]

Giữa hai thế chiến và trong Đại khủng hoảng, tầng lớp tinh hoa thương nghiệp tại Penang chịu nhiều thử thách song cũng chứng kiện sự nổi lên của những bạo phát hộ như Lâm Liên Đăng. Xay xát gạo, cung ứng thuốc phiện, và cầm đồ nằm trong số những ngành kinh doanh sinh lợi nhất. Năm 1922, Thân vương Wales (sau là Quốc vương Edward VIII) đến thăm Penang.[21]

Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, Penang bị quân Nhật oanh kích và cuối cùng thất thủ vào ngày 19 tháng 12 năm 1941 khi Anh Quốc triệt thoái đến Singapore sau khi tuyên bố George Town là một thành thị mở.[22] Penang cũng đóng vai trò là một căn cứ U-boat cho các tàu Monsun của Đức trong chiến tranh.[23] Việc Đồng Minh oanh kích phá hủy tòa nhà văn phòng Penang gây mất mát rất nhiều phần trong số những ghi chép của Anh Quốc và Nhật Bản về đảo, gây khó khăn rất lớn trong việc biên soạn một lịch sử toàn diện của Penang.[24] Sau khi Nhật Bản đầu hàng, vào ngày 21 tháng 8 năm 1945 Penang Shimbun công bố phát biểu đầu hàng của Thiên hoàng. Đoàn quan chức Anh Quốc đến Penang vào ngày 1 tháng 9. Một nghi lễ chính thức nhằm đánh dấu việc Anh Quốc tái chiếm hữu Penang được tiến hành tại Swettenham Pier vào ngày 5 tháng 9 năm 1945.[24]

Anh Quốc muốn hợp nhất quyền lực tại các thuộc địa của họ tại Malaya thành một thực thể hành chính thống nhất gọi là Liên bang Malaya, song đương thời thanh thế và hình ảnh vô địch của Anh Quốc đã bị sứt mẻ nghiêm trọng. Liên bang Malaya bị nhân dân kịch liệt bác bỏ, và để thay thế thì đến năm 1948, Liên hiệp bang Malaya được hình thành từ liên hiệp các quốc gia Mã lai liên bang, các quốc gia Mã Lai phi liên bang, và Các khu định cư Eo biển vốn gồm cả Penang. Độc lập có vẻ là một kết thúc không thể tránh khỏi, tuy thế ý tưởng về việc sáp nhập thuộc địa Penang vào nội lục Mã Lai rộng lớn khiến cho một số bộ phận dân cư địa phương lo ngại. Phong trào ly khai Penang (hoạt động từ năm 1948 đến năm 1951) được hình thành nhằm ngăn cản việc hợp nhất Penang với Malaya, song cuối cùng không thành công do Anh Quốc không tán thành. Những người ly khai còn thực hiện nỗ lực khác nhằm gia nhập Singapore với địa vị thuộc địa vương thất, song cũng thất bại.[25]

Penang là một bộ phận của Malaya độc lập vào năm 1957, và sau đó trở thành một bang của Malaysia vào năm 1963.[10] Vương Bảo Ni của Công hội người Hoa Malaysia (MCA) là thủ tịch bộ trưởng đầu tiên của Penang.[26]

Tình trạng là bến cảng tự do của Penang bị chính phủ liên bang đột ngột bãi bỏ vào năm 1969.[27] Bất chấp trở ngại đột ngội này, từ thập niên 1970 đến cuối thấp niên 1990, chính phủ của Thủ tịch bộ trưởng Lâm Thương Hựu kiến thiết một trong các cơ sở chế tạo điện tử lớn nhất tại châu Á là khu thương mại tự do Bayan Lepas nằm tại phần đông nam của đảo.[28]

Ngày 7 tháng 7 năm 2008, thủ phủ lịch sử của Penang là George Town chính thức trở thành một Di sản thế giới, cùng với Malacca. Địa danh được chính thức công nhận là có "phong cảnh đô thị độc đáo về kiến trúc và văn hóa mà không tương tự như bất cứ nơi nào tại Đông và Đông Nam Á".[29]

Động đất Ấn Độ Dương năm 2004 tấn công bờ biển đảo Penang, khiến 52 người thiệt mạng (trong khi toàn quốc có 68 người thiệt mạng), bờ biển phía tây chịu thiệt hại nặng nề nhất.[30]