Pennsylvania er eitt fjögurra fylkja BNA, sem eru opinberlega kölluð sambandsfylki.  Því er stjórnað í anda stjórnarskrárinnar frá 1873 (breytt 1967-68).  Æðsti embættismaðurinn er fylkisstjóri, sem er kosinn í almennum kosningum til 4 ára í senn og má aðeins þjóna í tvö samfelld kjörtímabil.  Aðrir kjörnir embættismenn eru varafylkisstjóri, dómsmálaráðherra, fjármálaráðherra og ríkisendurskoðandi.  Fylkisstjórinn skipar innanríkisráðherra, formann herráðsins og fleiri embættismenn.

Þingið starfar í öldungadeild (50; 4 ár) og fulltrúadeild (203; 2 ár).  Fylkið á 2 sæti í öldungadeild og 21 sæti í fulltrúadeild sambandsþingsins í Washington DC og ræður 23 kjörmönnum í forsetakosningum.

Þrátt fyrir langa valdahefð lýðveldissinna, varð Pennsylvanía eina stóra iðnfylkið til að styðja Herbert Hoover gegn Franklin D. Roosevelt í forsetakosningunum 1932.  Á fjórða áratugnum urðu Fíladelfía og Pittburgh aðalvígi demókrata í fylkinu.  Þeir náðu smáforskoti í kosningunum snemma á tíunda áratugnum í þessum borgum en lýðveldisflokkurinn hélt velli víðast annars staðar í fylkinu.