Penda Diouf écrit pour le spectacle vivant. Ses pièces La grande Ourse (prix du jury du festival text'avril au théâtre de la Tête Noire en 2018, prix Collidram 2021, finaliste du prix Sony Labou Tansi en 2022) et Pistes… (prix des comités de lecture de La Chartreuse, meilleure fiction radiophonique d'Allemagne en 2022, grand prix Marulić de la fiction radiophonique en Croatie 2024, diffusée sur France Culture) sont publiées aux éditions Quartett. Sa pièce Sœurs, nos forêts aussi ont des épines est éditée aux Solitaires intempestifs. Elle écrit La Brèche, commande du Théâtre National de Strasbourg paru dans l'ouvrage collectif Ce qui nous arrive aux éditions Espaces 34. Sa pièce L'arbre parait dans l'ouvrage collectif Liberté Égalité…2 aux éditions Théâtrales jeunesse, ainsi que son texte Le blues des mots. Deux textes sont édités dans la revue Parages du TNS J'mêle, commande d'écriture du théâtre du Peuple à Bussang et Cœur sec. Sa pièce Noire comme l'or écrite en résidence à Culture Commune, est finaliste du comité du TQ2A/TQI et du Théâtre de la Tête Noire. Elle a également écrit Gorgée d'eau pour le dispositif Lycéens citoyens porté par le TNS, la Colline, le Grand T et la Comédie de Reims. Le texte est mis en scène par Maëlle Dequiedt et est en tournée depuis sa création en 2021. Ses pièces sont traduites en allemand, anglais, arménien, tchèque, italien et finnois.
Penda Diouf a collaboré pendant deux ans au programme Opéra de ci de là du Festival d'arts lyriques d'Aix-en-Provence. Elle a bénéficié de résidences d'écriture, à l'Institut français de Tunis, au Royal Court à Londres, à la Villa Albertine à New York ou au Théâtre National de Strasbourg. Elle participe à l'installation exposition Entre vos mains de Marc Lainé avec d'autres membres de l'Ensemble artistique, créé au Centre dramatique national de Valence et en tournée au T2G. Elle a réalisé un documentaire, Voies sensibles : l'art de marcher en Seine-Saint-Denis pour France Culture dans le cadre de sa résidence à la MC93. Elle est aussi co-fondatrice, avec Anthony Thibault, du label Jeunes textes en liberté, qui tend à accompagner les auteur-rice-s de théâtre contemporain et promeut une meilleure diversité de narration et de représentation sur les scènes de théâtre. Penda Diouf est lauréate du dispositif Mondes nouveaux pour lequel elle crée La nuit des reines à la Basilique de Saint-Denis en 2023. Penda Diouf est élue "Nouveau talent théâtre 2023" par la SACD.
Comme pédagogue, Penda Diouf participe aux jurys de L'école du Nord et du CNSAD. Elle est marraine de la promo 8 des auteurices metteur.euse.s en scène, dramaturges de l'école du Nord. Elle accompagne également des autrices en résidence à la Maison des auteur.ice.s à Limoges. Elle est associée au CDN de Valence, de Lille, de La Réunion et à la scène nationale de l'Essonne L'agora. Pour la saison 24-25, ses pièces sont présentées à l'étranger notamment au Québec Pistes… Mise en scène Nathalie Fontalvo, en Allemagne: Les paysages de May, mise en scène Miriam Ibrahim, en Belgique: Harriet Tubman, passeuse de l'ombre mise en scène mise en scène François Ebouele et également en France: Sœurs, nos forêts aussi ont des épines mise en scène de Silvia Costa, Pistes… mise en scène par elle-même, Les invisibles, mise en scène de Malou Vigier, Mots dits, mise en scène de Lucie Berelowitsch, La grande ourse, mise en scène par Anthony Thibault. En 2026, sa pièce Noire comme l'or sera créée à Milan par Antonio Carnevale. Sa pièce La grande Ourse sera créée au Théâtre de poche à Genève par Evelyne Castellino.