Inició sus estudios con su padre, Manuel Penella Raga, director del Conservatorio de Valencia. Estudió composición con Salvador Giner y llegó a ser un virtuoso del violín con las enseñanzas de Andrés Goñi. Desgraciadamente un accidente que le inutilizó la mano izquierda le obliga a dejar este instrumento. Desde 1894, año en que estrena su primera zarzuela La Fiesta del Pueblo, hasta su muerte, compuso más de 80 obras entre óperas, zarzuelas, revistas y comedias musicales.
En general, sus éxitos fueron siempre más bien fugaces, pero en 1913 alcanzó un triunfo en Madrid con Las Musas Latinas y en 1916 destaca de manera especial en Valencia con el estreno de su famosa ópera El Gato Montés, con su aún más famoso pasodoble. Su triunfo será definitivo cuando estrena esta obra en el Park Theatre de Nueva York en 1920.
Su nuevo gran éxito llegará en 1932 con el estreno en Barcelona de su ópera de cámara Don Gil de Alcalá. Esta obra tiene la particularidad de estar compuesta para orquesta de cuerda y es quizás una de las obras más destacadas del repertorio de la música teatral española. En 1953 fue representada en el Gran Teatro del Liceo de Barcelona.