H Πηνελόπη Παπαηλία γεννήθηκε στη Νέα Υόρκη των Η.Π.Α. Σπούδασε αγγλική φιλολογία στο Πανεπιστήμιο του Harvard και κοινωνική ανθρωπολογία στο Πανεπιστήμιο του Michigan, από το οποίο έλαβε το Ph.D. της το 2001. Το βιβλίο της Genres of Recollection: Archival Poetics and Modern Greece, που βασίστηκε στην διατριβή της και εξετάζει την παραγωγή της ιστορικής γνώσης ως κοινωνικό φαινόμενο, εκδόθηκε το 2005 (Palgrave Macmillan).
Είναι επίκουρη καθηγήτρια του τμήματος και διδάσκει μαθήματα σχετικά με την ιστορία και θεωρία της ανθρωπολογίας, την ιστορική ανθρωπολογία και την κοινωνική μνήμη, και τον «τεχνοπολιτισμό». Η τρέχουσα έρευνα της εξετάζει το φαινόμενο του «μιντιακού συμβάντος» (media event) ως αφετηρία για τη διερεύνηση της «θεαματοποίησης» της ιστορίας στα τεχνολογικά μέσα από ιστορική, πολιτισμική και τεχνολογική άποψη. Η μελέτη αυτή θίγει επίσης σύγχρονα κοινωνικά ζητήματα σχετικά με την παγκοσμιοποίηση, τη μετανάστευση, τα μετα-κομμουνιστικά Βαλκάνια, τη βία, τις νέες τεχνολογίες και το ρατσισμό και το σεξισμό στη σύγχρονη ελληνική κοινωνία.
Η κ. Παπαηλία ήταν επίσης μέλος της ερευνητικής ομάδας «Έμφυλες διαστάσεις της μετανάστευσης στη Νοτιοανατολική Ευρώπη: ένταξη, εργασία και διαπολιτισμική επικοινωνία» (2004-7) που χρηματοδοτήθηκε από το πρόγραμμα ΠΥΘΑΓΟΡΑΣ (Ε.Π.Ε.Α.Ε.Κ. II).