Die Zwiebeln und den Knoblauch schälen und fein würfeln. Die Möhre putzen, schälen, je einmal längs und quer halbieren und in schmale Stifte schneiden. Die Fenchelknollen putzen, das Grün entfernen, dabei einige Fähnchen zum Garnieren beiseite legen. Die äußeren Blätter der Fenchelknollen entfernen, den Rest in dünne Stifte schneiden. Das Olivenöl in einer Schmorpfanne erhitzen und die Zwiebelwürfel zusammen mit dem Knoblauch darin bei milder Hitze andünsten. Das vorbereitete Gemüse zugeben, den Zitronensaft zugießen. Die Gemüsemischung kurz andünsten, mit Salz und Pfeffer würzen, und alles zusammen weitere 8-10 Minuten dünsten.
Inzwischen die Penne in reichlich Salzwasser bißfest kochen. Die Nudeln abgießen, abtropfen lassen und mit der Gemüsemischung sowie den Kapern vermengen. Portionsweise auf Tellern anrichten und mit gewaschenem Fenchelgrün garniert servieren.