Godine 1663., ukazom cara Alekseja Mihajloviča, započela je izgradnja tvrđave na uzvisini Volge. Cilj je obrana jugoistočnih granica. Tako počinje istorija Penze, kao i mnogih drugih gradova u centralnoj Rusiji.
Epoha srednjeg veka
Početna misija tvrđave bila je zaštita od Tatara; stanovnici okolnih sela utočište su potražili iza njenih pouzdanih zidina. Stanovništvo se povećalo, a gosti s istoka počeli su rjeđe dolaziti s predatorskim ciljevima. Počela je nova, mirnija faza života grada. Osim toga, promijenila je svoj status, 1719. godine formirana je provincija Penza, a grad je postao njeno središte.
Godine 1780. zabilježene su sljedeće promjene u istoriji Penze, koja sada nije središte provincije, već glavni grad guvernera Penze. Nakon 16 godina postaje središte okruga Penza i provincije Penza. Krajem 18. stoljeća počinje vrijeme kulturnog procvata ovog naselja. Godine 1796. Penza je proglašena provincijskim gradom.
Era uspona i padova
Početak 19. vijeka u istoriji Penze, ukratko, obilježen je izvjesnim zastojem. To se dogodilo u vezi s ukidanjem pokrajine 1801. godine, odnosno vraćanjem Penze u status županijskog grada. Istina, ovo je razdoblje bilo potpuno kratko, pokrajina je obnovljena, Penza je njen glavni grad, a status glavnog grada pokrajine ostao je do 1928. godine, sve dok sljedeću administrativno-teritorijalnu reformu nije osmislila i provela sovjetska vlada.
19. stoljeće razdoblje je prosperiteta ne samo za Penzu, već i za cijelu Rusiju, industrije se aktivno razvijaju, pojavljuju se željeznička pruga, livnica željeza, tvornica papira i hipodrom. Razvija se i kulturna sfera - stanovnici Penze ponosni su što se u njihovom gradu pojavio prvi ruski cirkus.
Doba prosperiteta nastavlja se početkom dvadesetog stoljeća, tada Penza, zajedno sa cijelom Rusijom, doživljava revolucionarne događaje, promjenu političke moći, ratove, kolektivizaciju i industrijalizaciju. Istorija grada je neodvojiva od istorije zemlje.
