We wnętrzu Pałacu Pena znajdują się ozdobne sztukaterie, wielobarwne kolumny, sufity z mauretańskimi łukami i większość oryginalnej kaplicy klasztornej. Wiele pokoi wewnątrz Pałacu Pena jest pomalowanych w technice trompe-l'oeil, która jest niesamowitą metodą malarską dającą iluzję głębi i warstwowości przy użyciu jedynie farby.