Radu Penciulescu a absolvit Institutul de Artă Teatrală şi Cinematografică în 1956, el fiind coleg cu Lucian Pintilie, Sanda Manu, Mihai Dimiu, Valeriu Moisescu. După absolvire (1955), el a lucrat ca regizor la Oradea, dar şi la Craiova. În 1964, Penciulescu a înfiinţat Teatrul Mic, fiind primul director al instituţiei (post din care şi-a dat demisia în 1969). În aceeaşi perioadă a fost profesor la Institutul de Teatru.
A montat spectacole de referinţă, precum „Doipe un balansoar” (cu Leopoldina Bălănuţă şi Victor Rebengiuc),„Richard II”, „Tango”, o dramatizare după „Baltagul”, „Dansul sergentului Musgrave”, „Regele Lear”, la Teatrul Naţional Bucureşi, „Woyzeck", la Piatra Neamţ, „Vicarul", la Teatrul Bulandra din Capitală.
În 1973, Penciulescu a plecat din ţară, stabilindu-se în Suedia, unde a ocupat postul de profesor la secţia de regie a Şcolii Superioare de Teatru din Malmö până la pensionare.
După 1990, Radu Penciulescu a revenit în țară unde a ținut workshopuri pe teme teatrale.
