Die Penrose-Treppe ist eine zwei­dimen­sionale Darstellung einer drei­dimen­sionalen Treppe mit geschlossenem Innenraum, die in sich selbst zurück­läuft. Dabei wird für den menschlichen Betrachter die Illusion erzeugt, dass die Treppe unendlich nach oben führt, respektive nach unten. Diese Darstellung wurde vom britischen Mathematiker Lionel Penrose und seinem Sohn Roger Penrose im Jahre 1958 beschrieben. Sie ist eine Variation des Penrose-Dreiecks.

Im Artikel Impossible objects: A special type of visual illusion von Roger und Lionel Penrose 1958 fand man erstmals Abbildungen einer unmöglichen Treppe. Dieser Artikel inspirierte den nieder­ländischen Grafiker M. C. Escher mehrere perspektivische Holzschnitte mit unmöglichen Objekten anzufertigen.

Dies war auch die Inspiration für eine Neujahrskarte nach dem grossen konjunkturellen Zusammenbruch der dot.com-Blase.