Houston'da ve kuzey banliyösü Spring'de büyüyen Parsons, ilk kez 6 yaşında bir okul oyununda sahneye çıktı. Parsons daha sonra Houston Üniversitesi'nde tiyatro eğitimi aldı. Oradan San Diego Üniversitesi / The Old Globe Theatre'da klasik tiyatro alanında iki yıllık bir yüksek lisans kursuna kabul edildi ve 2001 yılında mezun oldu. 2004 yılında Judging Amy'de (1999) tekrar eden bir rol almadan önce New York'a taşındı, Off-Broadway yapımlarında çalıştı, TV reklamlarında ve Ed'in (2000) bir bölümünde yer aldı. 3 yıl sonra ödüllü sitcom'da Sheldon rolüyle uluslararası üne ve beğeniye kavuştu, The Big Bang Theory (2007).