Penns School of Engineering and Applied Science är organiserad i sex avdelningar:
- Bioteknik
- Kemisk och biomolekylär teknik
- Dator- och informationsvetenskap
- Elektrisk teknik och systemteknik
- Materialvetenskap och teknik
- Mekanisk teknik och tillämpad mekanik
Skolans avdelning för bioteknik, som ursprungligen hette Biomedical Electronic Engineering, får konsekvent en topp-tio ranking på både grund- och avancerad nivå från U.S. News & World Report. Avdelningen rymmer också George H. Stephenson Foundation Educational Laboratory & Bio-MakerSpace (aka Biomakerspace) för utbildning av studenter från grundutbildning till doktorsexamen. Det är Philadelphias och Penns enda Bio-MakerSpace och det är öppet för Penns samhälle och uppmuntrar ett fritt flöde av idéer, kreativitet och entreprenörskap mellan bioteknikstudenter och studenter inom hela universitetet.
Institutionen för kemisk och biomolekylär teknik grundades 1893 och är ”USA:s äldsta kontinuerligt verksamma examensgivande program inom kemisk teknik”.
Avdelningen för elektroteknik och systemteknik är erkänd för sin forskning inom elektrovetenskap, systemvetenskap och nätverkssystem och telekommunikation.
Den materialvetenskapliga och tekniska avdelningen, som ursprungligen inrättades 1946 som School of Metallurgical Engineering, ”omfattar banbrytande program inom nanovetenskap och nanoteknik, biomaterial, keramik, polymerer och metaller.”
Institutionen för maskinteknik och tillämpad mekanik har sina rötter i institutionen för maskinteknik och elektroteknik, som inrättades 1876.
Varje institution rymmer ett eller flera utbildningsprogram. Avdelningarna för kemisk och biomolekylär teknik, materialvetenskap och teknik samt maskinteknik och tillämpad mekanik har varsitt utbildningsprogram.
Bioteknik har två program (både en teknisk kandidatexamen och en kandidatexamen i tillämpad vetenskap). Elektroteknik och systemteknik erbjuder fyra program för kandidatexamen i ingenjörsvetenskap: Electrical Engineering, Systems Engineering, Computer Engineering och Networked & Social Systems Engineering, varav de två sistnämnda är samlokaliserade med Computer and Information Science (CIS). CIS-avdelningen, liksom bioteknik, erbjuder dator- och informationsvetenskapliga program under båda kandidatprogrammen. CIS rymmer också Digital Media Design, ett program som drivs gemensamt med PennDesign.