Penelope on naimisissa päähenkilön, Ithacan kuninkaan, Odysseuksen (Rooman mytologiassa Ulysses), ja Spartan ja Periboian (tai Polycasten) Icariuksen tyttären kanssa. Hänellä on vain yksi poika Odysseuksen kanssa, Telemachus, joka syntyi juuri ennen kuin Odysseus kutsuttiin taistelemaan Troijan sodassa. Hän odottaa kaksikymmentä vuotta Odysseuksen lopullista paluuta, jonka aikana hän suunnittelee erilaisia strategioita viivyttääkseen minkä tahansa 108 kosijan (Antinousin johtaman Agelausin, Amphinomuksen, Ctessippuksen, Demoptolemuksen, Elatusin, Euryadesin, Eurymachuksen ja Peisandrosin) kanssa.

Odysseuksen palattua naamioituneena vanhaksi kerjäläiseksi hän huomaa, että Penelope on pysynyt uskollisena. Hän on suunnitellut temppujen viivästyttämiseksi temppuja, joista yksi on teeskennellä kutovansa hautaussuojaa Odysseuksen vanhemmalle isälle Laertesille ja väittäen, että hän valitsee kosijan, kun hän on valmis. Joka ilta kolmen vuoden ajan hän vetäytyy osasta suojuksen, kunnes Melantho, orja, löytää hänen chicerynsa ja paljastaa sen kosijoille.

Uusien avioliittojen lykkäämisen vuoksi Penelopea pidetään usein symbolina. Mutta koska Athena haluaa hänen ”näyttävän itsensä vetäjille, jotta hän voisi asettaa heidän sydämensä lepatukseksi ja voittaa aviomiehensä ja poikansa suuremman kunnian kuin tähän asti”, Penelope ilmestyy lopulta haastajien edessä (xviii. Kuten Irene de Jong kommentoi:

Kuten niin usein, Athena tekee aloitteen antamalla tarinalle uuden d irtisuus … Yleensä kuolevaisen ja jumalan motiivit yhtyvät, tässä ne eivät: Athena haluaa, että Penelope tuulettaa Suitorin halua häneen ja (siten) tekee miehestään ja pojastaan arvostettavamman; Penelopella ei ole todellista motiivia … hän yksinkertaisesti tuntee ennennäkemättömän impulssin tavata miehet, joita hän niin inhoaa … ja lisää, että hän saattaa käyttää tätä tilaisuutta puhuakseen Telemachuksen kanssa (minkä hän todellakin tekee).

Hän on epämääräinen ja pyytää eri tavoin Artemista tappamaan hänet ja ilmeisesti harkitsee naimisiin yhden kosijan kanssa. Kun naamioitu Odysseus palaa, hän ilmoittaa pitkässä haastattelussaan naamioidun sankarin kanssa, että kuka tahansa voi sitoa Odysseuksen jäykän jousen ja ampua nuolen kahdentoista kirvespäähän, hänellä voi olla hänen kätensä. ”Odysseian juonelle tietysti hän päätös on käännekohta, liike, joka mahdollistaa palanneen sankarin pitkään ennustetun voiton ”.

Keskustellaan siitä, onko Penelope tietoinen siitä, että Odysseus on naamion takana. Penelope ja kosijat tietävät että Odysseus (olisiko hän itse asiassa läsnä) ylittäisi ne kaikki helposti millä tahansa maskuliinisen taitokokeella, joten hän on saattanut aloittaa kilpailun tarkoituksella mahdollisuutena paljastaa henkilöllisyytensä. Toisaalta, koska Odysseus näyttää olevan ainoa henkilö (kenties Telemachusta lukuun ottamatta), joka voi tosiasiallisesti käyttää jousea, hän voi vain viivästyttää avioliittoa yhden kosijan kanssa.

Kun jousikilpailu alkaa, kukaan kosijasta ei pysty naru jousi, paitsi Odysseus, joka voittaa th e kilpailu. Tehtyään niin hän jatkaa teurastamaan kosijoita – alkaen Antinousesta, jonka hän löytää juomaan kupistaan – Telemachuksen, Athenan ja kahden orjan, Eumaeuksen, porsaan ja Philoetiusin, avulla. Odysseus on nyt paljastanut itsensä kaikessa loistossaan (Athenen tekemällä pienen makeoverin); Silti Penelope ei voi uskoa, että hänen aviomiehensä on todella palannut – hän pelkää, että kyseessä on ehkä joku naamioitu jumala, kuten Alcmenen tarinassa – ja testaa häntä käskemällä orjaansa Eurycleiaa siirtämään sänkyä morsiamen kammiossaan. Odysseus protestoi, ettei sitä voida tehdä, koska hän teki sängyn itse ja tietää, että sen yksi jalkoista on elävä oliivipuu. Penelope myöntää lopulta, että hän on todella Odysseus, hetki, joka korostaa heidän homofrosynejaan (ὁμοφροσύνη, ”samanhenkisyys”). Homer viittaa siihen, että siitä lähtien Odysseus eläisi pitkän ja onnellisen elämän yhdessä Penelopen ja Telemachuksen kanssa, hallitessaan viisaasti hänen valtakuntaansa ja nauttien laajasta kunnioituksesta ja suuresta menestyksestä.

Joissakin varhaisissa lähteissä, kuten Pindar, Pan ”s vanhemmat ovat Apollo ja Penelope.Herodotus (2.145), Cicero (ND 3.22.56), Apollodorus (7.38) ja Hyginus (Fabulae 224) kuvaavat kaikki Hermesiä ja Penelopea vanhempina.Pausanias 8.12.5 tallentaa Penelopen todellisen tarinan ollut uskoton Odysseukselle, joka karkotti hänet palattuaan Mantineiaan.Nonnuksen (14.92) 5. vuosisadan AD-lähde Dionysiaca nimeää Mantineian Penelopen Arcadia Panin äidiksi. Muut lähteet (Duris of Samos; Vergilian kommentaattori Servius) raportoivat, että Penelope oli harrastanut seksiä kaikkien 108 kosijan kanssa Odysseuksen poissa ollessa ja synnyttänyt Panin seurauksena.Tämä myytti heijastaa kansanetymologiaa, joka rinnastaa Panin nimen (Πάν) kreikkalaiseen sanaan ”kaikki” (πᾶν).