Heli Penttinen on opiskellut Turun Piirustuskoulussa ja Kuvataideakatemiassa sekä Pratt Institutessa, New Yorkissa Full bright -stipendiaattina 1980- ja 90-luvulla. Vuonna 2011 hän valmistui kuvataiteen maisteriksi Taideyliopiston Kuvataideakatemiasta.

Penttinen käyttää monipuolisesti eri tekniikoita piirustuksesta ja akvarellista öljyväriin, lyijylasiin ja paperinvalmistukseen.

Työskentelyn teemat ovat vaihdelleet vuosien mittaan naisena olemisesta vallan käyttöön ja pimeyden tutkimiseen. Uusimmissa töissään hän yhdistelee lyijykynää ja öljyväriä toisiinsa. Teoksissaan hän käsittelee mm. aistikokemuksia ja pimeyden ja harmaan vuodenajan vaikutusta ihmiseen.

Penttinen on pitänyt kymmeniä yksityisnäyttelyitä vuodesta 1986 lähtien, joista viimeisimmät olivat 2021 Galleria Mältinrannassa Tampereella ja Galleria Joellassa Turussa, 2020 TM-Galleriassa Helsingissä ja 2017 Porvoon Taidehallissa. Penttinen on osallistunut myös lukuisiin ryhmänäyttelyihin, joista tärkeimmät ovat mm. Suomen taiteen IV triennaali Kiotossa 2003, Suvi Pinx 2004, SPLÄTSH! Amos Andersonin Taidemuseossa 2008 ja Nektar Unkarissa 2012.

Penttisen teoksia on tärkeimmissä kotimaisissa kokoelmissa, kuten Suomen valtion, Wihurin rahaston, Kiasman, HAMin ja Eläke-Fennian kokoelmissa.

Penttinen on tehnyt Peijaksen sairaalan ekumeenisen sairaalakappelin lyijylasi-ikkunat. Etelä-Suomen johtamisjärjestelmäkeskukseen hän on tehnyt maalaus-, mosaiikki- ja lyijylasi-installaation yhdessä kuvataiteilija Päivi Eskelisen kanssa.