Werner Penzel wurde 1950 geboren und wuchs im ländlichen Süddeutschland auf. Er widmete sich in der zweiten Hälfte der 1960er Jahre zunächst der Rockmusik und der Lyrik, bevor er sich dem Film zuwandte. Von 1971 bis 1977 studierte er an der Hochschule für Fernsehen und Film (HFF) in München. Zu dieser Zeit drehte er erste eigene Kurzfilme und wirkte außerdem an Filmen von Rudolf Thome (Regie-Assistenz bei "Fremde Stadt", 1972) und Karin Thome (Darsteller in "Über Nacht", 1973) mit. 1974 arbeitete er mit der brasilianischen Theatergruppe Oficina sowie mit dem berühmten Living Theatre zusammen. Er unternahm ausgedehnte Reisen durch Südamerika, Nordafrika, Indien und Japan, wo er einige Zeit in Zen-Klöstern verbrachte.

Nach ersten langen Dokumentarfilmen wie "Vagabunden Karawane" (1980) über die acht Monate lange musikalische Reise der deutschen Rockgruppe Embryo nach Indien und "Adios al odio" (1986) über die Situation von Christen in Nicaragua und El Salvador gründete Penzel gemeinsam mit Nicolas Humbert 1987 die Produktionsfirma Cine Nomad. Das erste gemeinsame Projekt unter diesem Signet war "Lani und die Seinen", über Lani Strauss, einen der wenigen deutschen Sinti, die die Nazizeit überlebt haben. 1990 folgte der eigenwillige Musikfilm "Step Across the Border": Das Porträt des englischen Musikers Fred Frith, zugleich eine "Zelluloid-Improvisation" wurde von Publikum und Kritik gefeiert und gewann zahlreiche internationale Preise, darunter den Golden Gate Award in San Francisco, eine Lobende Erwähnung beim Europäischen Filmpreis und den Hessischen Filmpreis als Bester Dokumentarfilm. Von den Cahiers du Cinéma wurde er im Jahr 2000 zu den 100 wichtigsten Werken der Filmgeschichte gezählt.

In "Middle of the Moment" (1995), der über einen Zeitraum von vier Jahren entstand und den Humbert und Penzel "Cinepoem" nannten, begaben sie sich mit Zirkusleuten, Tuareg-Nomaden und dem Dichter Robert Lax auf eine philosophische Suche nach dem Wesen des Reisens und der Zeit. Auch dieser Film gewann den Hessischen Filmpreis als Bester Dokumentarfilm. Das experimentelle Filmtriptychon "Three Windows" (1999) zeigt drei Sequenzen von Schwarz-Weiß-Bildern in gleichzeitiger Endlosschleifen-Projektion – um in der Wahrnehmung des Betrachters einen jeweils eigenen Film zu ergeben.

Neben diesen und weiteren Projekten mit Nicolas Humbert arbeitete Werner Penzel auch immer wieder mit anderen Filmemachern zusammen, so zum Beispiel mit Doris Dörrie beim TV-Dokumentarfilm "…augenblick…" (1977) oder als Kameramann bei Romuald Karmakars "Das Himmler-Projekt" (2000).

"Lucie et Maintenant" (2007), ein gemeinsamer Film von Penzel mit Humbert und Simone Fürbringer, vollzieht anhand des Reisetagebuchs des Schriftstellers Julio Cortázar und seiner Lebensgefährtin Carol Dunlop deren Autobahnraststätten-Tour zwischen Paris und Marseilles nach.

Für seinen Film "Zen for Nothing" begleitete Penzel die Schauspielerin Sabine Timoteo bei einem halbjährigen Aufenthalt in einem Zen-Kloster in Japan und zeigt zurückhaltend die philosophischen Gespräche und Meditationen wie auch die alltäglichen Arbeiten im Kloster. Der Film wurde mit dem Berner Filmpreis ausgezeichnet.

Seit 2006 arbeitete Penzel bei verschiedenen Kunst- und Filmprojekten in der Schweiz und in Japan mit der japanischen Fotografin und Künstlerin Ayako Mogi zusammen, mit der er auch verheiratet war.

Werner Penzel starb am 1. Dezember 2024.