З пачатку 90-х гадоў займаў розныя пасады ў складзе ўрада штата Мехіка, у 1993-98 гадах кіраваў апаратам Сакратарыята эканамічнага развіцця штата. У 1999—2000 гадах быў намеснікам сакратара ўрада, у 2000-02 гадах узначальваў Інстытут сацыяльнай бяспекі штата Мехіка і муніцыпалітэтаў, быў віцэ-прэзідэнтам савета па комплексным развіцці сям’і. У 2003-04 гадах быў дэпутатам мясцовага парламента. У 2005 годзе стаў адзіным кандыдатам ад Інстытуцыйна-рэвалюцыйнай партыі і Партыі зялёных на выбарах у губернатары штата Мехіка і перамог на іх, набраўшы 49 % галасоў. На пасадзе губернатара надаваў асаблівую ўвагу будаўніцтву хуткасных аўтадарог і развіццю грамадскага транспарту для паляпшэння сувязі штата з федэральнай акругай Мехіка, а таксама развіццю аховы здароўя.
У канцы 2011 года сышоў з пасады губернатара і зарэгістраваўся кандыдатам у прэзідэнты. Іншыя магчымыя кандыдаты ад ІРП знялі свае кандыдатуры, і Пенья стаў адзіным кандыдатам ад партыі. Перамог на выбарах, набраўшы 38,21 % галасоў (у Мексіцы не праводзіцца другі тур).