Переход Пенна в независимое кино начался, когда он работал со своим кумиром Вернером Херцогом над сценарием фильма «Спасительный рассвет». Затем Пенн срежиссировал и снялся вместе с Вернером в фильме «Инцидент на Лох-Нессе», удостоенной награды документальной мистификации о попытках легендарного режиссера Херцога снять фильм о столь же легендарном чудовище. Фильм «Штука», второй полностью импровизационный фильм Пенна, стал его третьим совместным проектом с Херцогом, в котором снялся разношерстный актерский состав, включая Вуди Харрельсона, Дэвида Кросса, Рэя Романо, Шерил Хайнс, Денниса Фарину и Гейба Каплана.
Кроме того, Пенн стал соавтором оригинальной истории для фильма «Муравей Антц» и продюсером анимационной картины «Осмосис Джонс». Он также снялся в ряде независимых фильмов, включая «Звездные карты» и «Чак и Бак». Его первым появлением на телевидении стал получивший признание критиков сериал «Люди Альфа» с Дэвидом Стрэтэйрном в главной роли. Кроме того, Пенн снял документальный фильм «Atari: конец игры» для Xbox Entertainment Studios.
Из последних работ Пенна можно отметить адаптацию бестселлера New York Times «Первому игроку приготовиться» для компании Warner Bros. Фильм, который по этому сценарию снял режиссер Стивен Спилберг, вышел на экраны в 2018 году.
