La donna guarda verso il cielo e contempla la vita dopo la morte. Vesti ampi e pesanti coprono il suo corpo, lasciandole però scoperto il collo allungato e i sensuali boccoli biondi, un elemento questo, tipico dell'iconografia della Maddalena che, secondo la tradizione aveva usato i lunghi capelli per asciugare le proprie lacrime dai piedi di Gesù. Questo episodio biblico echeggia anche nella piccola ampolla di vetro collocata alla sua destra, che rappresenta il vaso di unguento con il quale la donna aveva unto i piedi di Cristo. Sempre sulla destra c'è un teschio ingiallito, un memento mori rivolto agli osservatori.
El Greco, dopo aver trascorso la giovinezza studiando la pittura delle icone a Creta, si imbarcò alla volta della terraferma italiana e si stabilì a Venezia, dove studiò con Tiziano discostandosi dallo stile bizantino. Nel 1570 si trasferì a Roma dove incontra Michelangelo. La Maddalena penitente fu eseguita poco dopo l'arrivo dell'artista in Spagna, dove avrebbe trascorso il resto della vita.