Пен відома витривалістю на корті. Вона грає двома руками з обох боків, використовуючи дуже плоскі удари. Вона перемагала багатьох тенісисток із чільної десятки та чільної п'ятірки світового рейтингу, але, часто потрапляючи в півфінали й фінали, станом на початок червня 2011 ще не вигравала турнірів WTA. Стабільна гра дозволила їй на початку червня 2011 вперше потрапити в чільну двадцятку рейтингу. Свою першу перемогу в турнірі WTA Пен здобула на Tianjin Open 2016.
Більших успіхів Пен досягла в парному розряді, де вона виступає з тенісисткою Тайваню Сє Шувей. 17 лютого 2014 року вони досягли найвищого щабля рейтингу WTA серед парних гравців. Це сталося після того як китайсько-тайванська пара виграла Вімблдонський турнір 2013 року. 2014 року Пен та Сє виграли Відкритий чемпіонат Франції.
У листопаді 2021 року Пен зникла після того, як він опублікувала пост у Weibo. У пості детально розповідається про роман за участю Чжан Гаолі, віце-прем'єра Китаю у відставці, який примусив її до сексу з ним. Ця новина була цензурована в Китаї. WTA призупинила, з цього приводу, всі свої змагання в країні. Після інциденту Пен робила кілька публічних виступів і оголосила про свій відхід з професійного тенісу. WTA, хоча не задоволена цією справою, оголосила, що повертається до Китаю 2023 року.