Über seinen Heimatverein SC Freiberg führte der Weg von Philipp Pentke in die Nachwuchsleistungszentren von Dynamo Dresden und 1860 München. Bei den Löwen sammelte der Torhüter seine ersten Erfahrungen im Herrenbereich und zählte ab 2005 fest zum Profi-Kader.
Nach Stationen beim FC Augsburg und Energie Cottbus wechselte er zum Chemnitzer FC, mit dem ihm 2011 als Stammtorhüter der Aufstieg in die 3. Liga gelang. 2015 schloss sich Pentke dem SSV Jahn Regensburg an, stieg 2016 erneut in die 3. Liga und ein Jahr später in die 2. Bundesliga auf. Ab 2019 stand er bei der TSG Hoffenheim unter Vertrag. Am 1. August 2023 verpflichtete der FC den routinierten Keeper als Backup für Marvin Schwäbe. Seine Freizeit verbringt „Penne”, wie er von seinen Teamkollegen genannt wird, am liebsten beim Angeln oder mit seiner Familie und Chihuahua Chico.