El penalti en waterpolo es la sanción más grave dentro del juego activo y corresponde a un lanzamiento directo a portería desde la línea de los 5 metros. Se concede cuando un defensor comete una falta grave que impide una clara ocasión de gol dentro del área de los 5 metros, o cuando el portero usa dos manos para bloquear un lanzamiento fuera de su área de 5 metros. También se puede conceder penalti como escalada de una exclusión si la infracción fue especialmente grave.
La ejecución del penalti en waterpolo difiere del fútbol en varios aspectos. El lanzador puede posicionarse en cualquier punto de la línea de los 5 metros y tiene tres segundos para ejecutar el lanzamiento. El portero debe estar sobre la línea de gol y no puede adelantarse antes del disparo. El resto de jugadores deben mantenerse fuera del área hasta que el balón salga de la mano del lanzador. La tasa de gol de los penaltis en waterpolo es elevada, cercana al 80-85 % en competición de alto nivel.
Los lanzadores de penalti suelen tener técnicas muy elaboradas para batir al portero: lanzamiento potente al ángulo, tiro cruzado de muñeca, o el remate en salto que dificulta al portero la lectura de la dirección. El portero, por su parte, debe decidir si esperar o si anticiparse a un lado, sabiendo que si acierta puede salvar el penalti y si falla queda completamente fuera de posición. Este duelo de lectura y engaño es uno de los momentos de mayor tensión en un partido de waterpolo.