Он получил образование в Westtown School и Пенсильванском университете, получив там степень бакалавра в 1911 году и степень доктора философии в 1913 году[2]. 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[2]. Пеннелл внёс значительный вклад в ботанику, описав множество видов семенных растений[3].