Penn’s School of Engineering and Applied Science je organizována do šesti oddělení:
- Bioinženýrství
- Chemical and Biomolecular Engineering
- Computer and Information Science
- Electrical and Systems Engineering
- Materials Science and Engineering
- Mechanical Engineering and Applied Mechanics
Katedra bioinženýrství školy, původním názvem Biomedicínské elektronické inženýrství, trvale získává první desítku nejlepších hodnocení jak na bakalářské, tak na magisterské úrovni od U.News & World Report. Na katedře také sídlí vzdělávací laboratoř Nadace George H. Stephensona & Bio-MakerSpace (alias Biomakerspace) pro výuku studentů od bakalářského studia až po doktorské studium. Je to jediný Bio-MakerSpace ve Filadelfii a na Penn, který je otevřen komunitě Penn a podporuje volný tok nápadů, kreativity a podnikavosti mezi studenty bioinženýrství a studenty celé univerzity.
Katedra chemického a biomolekulárního inženýrství byla založena v roce 1893 a je „nejstarším nepřetržitě fungujícím americkým programem chemického inženýrství“.
Katedra elektrotechniky a systémového inženýrství je uznávaná pro svůj výzkum v oblasti elektrotechniky, systémové vědy a síťových systémů a telekomunikací.
Katedra materiálového inženýrství, původně založená v roce 1946 jako School of Metallurgical Engineering, „zahrnuje špičkové programy v oblasti nanověd a nanotechnologií, biomateriálů, keramiky, polymerů a kovů.“
Katedra strojního inženýrství a aplikované mechaniky čerpá své kořeny z katedry strojního a elektrotechnického inženýrství, která byla založena v roce 1876.
Každá katedra zastřešuje jeden nebo více studijních programů. Na katedrách chemického a biomolekulárního inženýrství, materiálových věd a inženýrství a strojního inženýrství a aplikované mechaniky probíhá vždy jeden studijní program.
Na katedře bioinženýrství probíhají dva studijní programy (jak bakalářský studijní program v oboru inženýrství, tak bakalářský studijní program v oboru aplikovaných věd). Elektrotechnika a systémové inženýrství nabízí čtyři bakalářské programy v oboru inženýrství: Elektrotechnické inženýrství, Systémové inženýrství, Počítačové inženýrství a Inženýrství síťových &sociálních systémů, z nichž poslední dva se uskutečňují společně s oborem Počítačová a informační věda (CIS). Oddělení CIS, stejně jako bioinženýrství, nabízí programy Computer and Information Science v rámci obou bakalářských programů. Pod CIS spadá také program Digital Media Design, který je provozován společně s PennDesign.