Флавия Пеннетта родилась в Бриндизи, в семье Оронзо и Концетты. Родители привели Флавию в теннисную секцию, когда ей было 5 лет. Также у неё есть старшая сестра Глория, которая играет в теннис на региональном уровне.
Флавия владеет итальянским, английским и испанским языками.
Любимым покрытием считает грунт, на котором и завоевала большинство титулов.
Кумиром Пеннетты в теннисе является Моника Селеш.
Флавия долгое время встречалась со знаменитым испанским теннисистом Карлосом Мойей, но они расстались в начале 2007 года по инициативе Карлоса, из-за чего Пеннетта некоторое время находилась в тяжёлом психологическом состоянии.
Флавия вполне удачно играла в юниорские годы. Впервые её имя стало известно широкому кругу любителей тенниса в декабре 1998 года, когда 16-летняя итальянка дошла до полуфинала престижного турнира Eddie Herr International Junior Tennis Championships, проиграв Виржини Раззано. Одиночные успехи, впрочем, были весьма локальны и Пеннетта так и не добилась более крупных успехов в этой возрастной группе.
Более значительных достижений Флавия добилась в парном разряде, где в дуэте с соотечественницей Робертой Винчи она в какой-то момент стала значительной силой в этих соревнованиях. Наиболее успешен для них был 1998-99 год: девушки выиграли несколько турниров (в том числе национальный турнир категории GA, а также Roland Garros). Позже итальянка весьма успещно играла с соотечественницей Марией-Еленой Камерин и китаянкой Се Шувэй.
28 февраля 2000 года Пеннетта достигла наивысшего парного рейтинга, став 2-й ракеткой мира. В августе того же года она последний раз сыграла юниорские соревнования.
В 1997 году стартовала взрослая карьера итальянки. Постепенно набираясь опыта игр на подобном уровне Флавия в 1999 году выигрывает свой первый титул в профессиональном туре на 10-тысячнике в Кальяри; спустя несколько месяцев, на 25-тысячнике в Галатине, впервые побеждает игрока Top200 (обыграна стоящая более чем на 400 позиций выше француженка Леа Гирарди). Постепенно накопив нужный рейтинг за счёт локальных успехов на соревнованиях ITF, Пеннетта на Уимблдоне-2000 впервые попадает в отборочную сетку турнира Большого шлема. Сходу пройти квалификацию не удаётся, но и совсем без побед на подобном уровне итальянка не остаётся.
Качественное улучшение результатов происходит в 2002 году. Результативный вояж по дальневосточным турнирам позволяет Флавии впервые подняться в Top200. Стабильные результаты продолжаются и дальше и по итогам года, выиграв четыре турнира, Пеннетта достигает 95-й строчки одиночного рейтинга, впервые получив право сыграть на турнире Большого шлема в основной сетке.
В эти же сроки итальянка постепенно прорывается к достойным позициям в парном рейтинге. Один из качественных рывков происходит во второй полвине сезона-2002, когда на различных соревнованиях ITF ей покоряются 18 матчей подряд, позволив выиграть при этом четыре титула и подняться в Top150 рейтинга.
Выбравшись на новый уровень итальянка быстро начала подтверждать свой уровень притязаний и на соревнованиях WTA. Значительная часть очков набирается на второстепенных турнирах, но и на соревнованиях высших категорий Флавия постепенно становится серьёзной оппоненткой для любой соперницы: в Майами она три сета сражается с 6-й ракеткой мира Линдсей Дэвенпорт, несколько месяцев спустя — на Roland Garros — впервые выигрывает матч основной сетки турнира Большого шлема и, выбв одну из сеянных участниц, пробивается в третий круг.
В августе 2004 года карьера итальянки достигает очередной промежуточной точки — с третьей попытки ей удаётся победить на соревновании WTA. Главный приз соревнований в польском Сопоте вырван из рук чешки Клару Коукаловой. Растущая стабильность результатов позволяет закончить свой восьмой более-менее полноценный сезон в профессиональном туре в Top40 одиночного рейтинга.
В следующем сезоне Флавия выиграла два февральских грунтовых турнира и впервые поднялась в Top30 одиночного рейтинга. Несколько месяцев спустя Пеннетта впервые выходит в четвёртый круг на турнире Большого шлема, добравшись до четвёртого круга Уимблдона. Стабильно выступая и в дальнейшем итальянка заканчивает год 23-й.
В 22005 же году происходит следующее качественное улучшение парных результатов. Сотрудничая с Еленой Дементьевой, итальянка впервые доходит до финала соревнования WTA (и сразу побеждает), а затем пробивается в финал US Open, где обыграв три сеянные пары, доходит до финала и уступает четвёртой. Серия стабильных результатов в этих и других турнирах приводят к тому, что Пеннетта впервые заканчивает год на 22-й позиции в парном рейтинге.
Новый год начинается с трёх финалов — в Голд-Косте, Боготе и Акапулько, позволяющих итальянке перед связкой весенних турниров 1-й категории в США впервые войти в число 20 сильнейших теннисисток планеты. На самих турнирах не удаётся набрать существенных очков, так как в Индиан-Уэллсе Пеннетта немного травмирует лодыжку и на несколько недель лишается возможности играть.
Вернувшись во время грунтово-травяного сезона Флавия быстро входит в соревновательный режим. В этот период Пеннетта выходит в полуфинал в Оэйраше, четвертьфинал в Риме, а также неплохо смотрится на турнирах Большого шлема: во Франции доходит до третьего круга, где в затяжном третьем сете уступает соотечественнице Aранческе Скьявоне, а в Великобритании второй год подряд играет в четвёртом круге, где также в трёх сетах уступает 4-й ракетке мира Марии Шараповой.
Летом результаты несколько падают, а тут ещё вновь дают о себе знать проблемы со здоровьем — из-за болей в левом запстье итальянка вынуждена досрочно завершить сезон, сделав лишь небольшое исключение для финального матча Кубка Федерации.
Сезон в главном женском командном турнире начался для сборной ещё в 2005 году, когда в матче за место в элитной группе соревнования были обыграны чешки. На счету Флавии одна из трёх побед команды. В 2006 году же итальянки обыграли сначала сборную Франции (с Моресмо и Деши), а затем Испанию. В финале предстояло сыграть с Бельгией, ослабленной отсутствием Ким Клейстерс. Главная сила североевропеек Жюстин Энен смогла довести матч до решающего пятого матча, но там усугубила одну из своих старых травм и вынуждена была сняться с матча, вручив титул итальянкам.
Парный сезон отмечен двумя финалами — зимой Пеннетта выиигрывает соревнование в Боготе (первый титул с Жиселой Дулко), а позже, в мае, доходит до решающего матча в Берлине.
В 2007 году Флавия очень медленно выходит на уровень былых результатов. Произошедшее в это время расставания с Карлосом Мойей дополнительно негативно сказывается на результатах. Пеннетта неплохо сыграла февральскую грунтовую серию, после чего долгое время уступала почти всем и везде. Прервать неудачную серию удалось в начале июня, когда удалось последовательно дойти до полуфинала в Барселоне и четвертьфинала в Хертогенбосе.
Ближе к осени, когда в рейтинге перестали учитываться все прошлогодние достижения, итальянка была близка к тому, чтобы впервые за долгое время покинуть Top100, но удачно сыграв азиатскую серию турниров к концу сезона она возвращается в Top40.
В 2008 году серия удачных результатов продолжается. В феврале Флавия выигрывает соревнования в Винья-дель-Маре и Акапулько и возвращается в Top30. В дальнейшем, стабильно доходя до решающих стадий разнообразных соревнеований WTA она всё больше укрепляет свои рейтинговые позиции, а первый в карьере финал на соревнованиях 2-й категории (в Лос-Анджелесе) позволяет вернуться в Top20. Чуть позже Пеннетта впервые пробивается в восьмёрку сильнейших на турнирах Большого шлема, выйдя в четвертьфинал на US Open.
Чуть позже в карьере итальянки происходит ещё одно значимое событие: она побеждает действующую первую ракетку мира, впервые за шесть очных матчей обыграв Елену Янкович.
В 2008 году появляются первые намеки на потенциальные результаты в соревнованиях смешанных пар: в последний момент попав в сетку US Open, итальянка в паре с сербом Душаном Вемичем доходит до четвертьфинала, лишив возможности бороться за титул несколько потенциально сильных парных сочетаний.
Сезон-2009 стал определенно лучшим в карьере Флавии — серия стабильных результатов завершившаяся титулами в Палермо, Лос-Анджелесе и полуфиналом в Цинциннати позволяю итальянке впервые войти в Top10.
Конец сезона ознаменовался второй победой в Кубке Федерации сборной Италии, где Пеннетта является ведущим игроком — в решающем матче была повержена сборная США.
Парные выступления в этот период постепенно превращаются из просто возможности чем-то занять свободное время в нечто более серьёзное. К концу 2009 года окончательно сформировывается комбинация с Дулко, давшая только в последний сезон четыре финала.
Сезон 2010 Флавия начала с финала Окленде, где уступила Янине Викмайер, а дальше был заработан полуфинал турнира смешанных пар на Australian Open. Затем дела пошли не лучшим образом: в большинстве турниров она вылетала в первых кругах, лишь в испанской Марбелье Пеннетта взяла титул.
Относительные неудачи в одиночном разряде позволили отдать больше сил паре — весной начал набирать силу из альянс с Жиселой Дулко — до парижского турнира Большого шлема они выдали серию из 17 побед подряд, отметившись в четырёх финалах и взяв три титула.
На Ролан Гаррос Флавия выступила неплохо, дойдя до четвёртого круга, где проиграла Каролине Возняцки 6:7 7:6 2:6. В паре же проиграли уже в четвертьфинале.
На Уимблдоне дуэт Дулко/Пеннетта доходит до полуфинала. После этого Флавия поднимается на 8-ю строчку парного рейтинга.
На мелких грунтовых турнирах перед «американской серией» Флавия дошла до полуфинала в Бостаде и решающего матча в Палермо, что вряд ли можно назвать очень успешным выступлением. Зато на первом хардовом турнире в Сан-Диего итальянка достигла полуфинала, обыграв по ходу одного из фаворитов Саманту Стосур. Затем был четвертьфинал в Цинциннати, где итальянка уступила будущей победительнице турнира Ким Клейстерс, до этого переиграв Веру Звонарёву.
В паре в это время аргентино-итальянский дуэт защищает титул в Бостаде, доходит до полуфинала в Цинциннати (уступая будущим победительницам турнира — паре Азаренко / Кириленко) и берёт главный приз соревнований в Монреале.
Главный старт этой части сезона вновь прошёл неудачно — уже в четвертьфинале US Open дуэт Дулко/Пеннетта уступает паре Кинг/Шведова. которые несколькими днями позже выиграют весь турнир.
Перед итоговым турниром аргентино-итальянский дуэт отмечается в финале в Пекине и берёт титул в Москве. А на самом турнире в Дохе Флавия и Жисела не отдают соперницам ни сета и завершают год очередным титулом.
По итогам года WTA признала дуэт аргентинки и итальянки лучшей парой года.
Небезуспешен был и сезон в миксте - в начале года в паре с бразильцем Марсело Мело итальянка дошла до полуфинала на Australian Open.
Одиночный год начался в Сиднее. Флавия дошла до четвертьфинала, где уступила одному из открытий начала сезона — Бояне Йовановски из Сербии. Затем итальянка дошла до четвёртого круга Australian Open — переиграв Шахар Пеер, но уступив Петре Квитовой.
В дальнейшем Флавия неплохо отыграла на связке турниров на Аравийском полуострове, дойдя до полуфинала в Дубае и четвертьфинала в Дохе.
Весной, из-за проблем со здоровьем, итальянка играла не очень много и не очень результативно, проведя пять турниров и выиграв на них лишь один матч. Летом результаты постепенно стали налаживаться и к US Open Пеннетта обрела настолько нужные кондиции, чтобы в третий раз за четыре года сыграть здесь в четвертьфинале, попутно лишив турнир одной из его предстартовых фавориток — россиянки Марии Шараповой.
Осенью Флавия отмечается в полуфинале крупного турнира в Пекине, обыграв по дороге первую ракетку мира Каролин Возняцки.
Парный год был начат не особо удачно — на единственном турнире до австралийского турнира Большого шлема был проигран уже первый матч. В Мельбурне же всё с самого начало пошло вполне удачно — до финала не было проиграно ни сета, но в решающем матче всё поначалу не пошло — аргентино-итальянский дуэт уступил первый сет и проигрывал 1-4 во втором, но смог переломить ход матча и завоевал свой первый титул на соревнованиях подобного уровня.
Весной сначала из-за проблем со здоровьем у итальянки, а затем у аргентинки, результаты заметно упали. Результатом чего стало сокращение отрыва от ближайших конкуренток в рейтинге и скорая потеря статуса первой ракетки мира. Ближе к осени результаты постепенно возвращаются на былой уровен, а два финала на соревнованиях в Токио и Пекине позволяют интернациональному дуэту второй год подряд отобраться на итоговый турнир, где они, впрочем, выбывают уже на старте.