Avec le modèle PC4, Penske a pu faire un bond significatif en termes de qualité. Conçue par Geoff Ferris, designer Penske pendant plusieurs saisons, la voiture, équipée d'un moteur Ford Cosworth et d'une boîte de vitesses Hewland, avait un châssis monocoque très bas et des radiateurs en ligne flanquant le moteur. La configuration initiale comprenait un grand museau, qui a ensuite été remplacé par des moustaches ; le rythme a changé avec le temps ainsi que quelques détails aérodynamiques. Le PC4 a fait son apparition lors du GP de Suède de 1976, où il n'a pas pu boucler un seul tour ; déjà au GP de France, John Watson a terminé troisième mais a été disqualifié pour une légère irrégularité dans le spoiler. La saison s'est poursuivie avec d'excellents résultats, culminant avec la victoire au GP d'Autriche, toujours avec Watson. Penske a terminé 5e du championnat du monde des constructeurs de 1976. Au cours des années suivantes, les PC4 ont été vendus à des équipes privées telles que l'allemande ATS qui en a changée l'aerodynamique.