W literaturze spotyka się również nazwę „diagram konforemny”, ale nie każdy diagram czasoprzestrzenny jest diagramem Penrose’a.
Idea Diagram Penrose’a jest rozwinięciem diagramu Minkowskiego. W zwykłym diagramie Minkowskiego jedna oś reprezentuje czas, a druga wybraną współrzędną przestrzenną. Nieskończone przedziały czasu i odległości pozostają wtedy nieskończone także na rysunku. Diagram Penrose’a kompaktyfikuje te przedziały. Obszary odległe w nieskończoności są odwzorowane na skończony brzeg diagramu, ale kierunki zerowe nadal zachowują kąt 45°. Są to kierunki promieni świetlnych i innych sygnałów poruszających się z prędkością światła.
Konforemne przeskalowanie zachowuje stożki świetlne, a więc strukturę przyczynową. Nie zachowuje jednak odległości, czasów własnych ani skali krzywizny. Z tego powodu diagram nie jest mapą geometryczną w sensie metrycznym. Służy przede wszystkim do pokazania, które punkty lub obszary mogą wysyłać i odbierać sygnały. Pozwala też zobaczyć położenie horyzontów oraz rodzaj granic danej czasoprzestrzeni.