De Penitentienenstraat, eertijds "de Ham" genoemd, een aan het water gelegen weiland, verwijst naar het penitentienenklooster dat op het einde van de 14de eeuw gesticht werd op de site die grenst aan de Mechelsestraat en de Dijle. Het klooster, aanvankelijk bevolkt door Tiense penitentienen, werd na de opheffing van de orde in 1796 toegewezen aan leerlooier Willemans, die een leerlooierij bezat aan de overzijde van de straat, en aan brouwer Artois, die tegen de bestaande kloostergebouwen zijn brouwerij "De Hoorn" (zie Mechelsestraat) uitbreidde. Net zoals de Perenboomstraat, bestond de basisbebouwing in de Penitentienenstraat naast leerlooierijen en brouwerijen, voornamelijk uit rijwoningen van één bouwlaag. Heden wordt het straatbeeld voornamelijk bepaald door rijen van arbeiderswoningen en de recent voor nieuwe woongelegenheden vrijgemaakte VEL-site, genoemd naar de gebouwen van de firma Van Ermegem Leuven (VEL), gelegen tussen de bocht van de Dijle, de Penitentienenstraat en de Perenboomstraat.