James Joseph Parsons, 24 Mart 1973 tarihinde, Houston, Texas, A.B.D.’de dünyaya geldi. Spring, Texas’da bulunan Klein Oak Lisesi’nden mezun olmasının ardından girdiği Houston Üniversitesi School of Theather and Dance (Dans ve Tiyatro Okulu) bölümünden 1996 yılında mezun oldu. Yüksek lisans için San Diego Üniversitesi’ni tercih eden Parsons, bir yandan eğitimine devam ederken, bir yandan da Old Globe Theatre adlı tiyatroda çalışıyordu.

İlk televizyon rolünü, 2002 yılında, Edward Scissorhands adlı komedi dizisinde oynayan Parsons, bu dizinin sadece The Road adını taşıyan bir bölümünde yer aldı. 2003 yılında ilk sinema filmi Nowhere to Go But Up ve bunu takip eden yılda Why Blitt?, Garden State, Taste adlı filmlerde rol almasına karşın, yan rollerde oynadığı için hak ettiği ilgiyi bulma şansı olmadı.
2004-2005 yılları arasında kadrosunda bulunduğu drama dizisi Judgign Amy, genç oyuncunun kendisini gösterme fırsatı bulduğu ilk yapım oldu. Dizi, 2005 yılında, CBS tarafından, 7. yayın yılında gösterimden kaldırıldı.
Jim Parsons’un şansı, Chuck Lorre ve Bill Prady tarafından, CBS için yaratılan The Big Bang Theory adlı diziyle açıldı. Daha önce pek çok popüler T.V. dizisinin yaratımında bulunmuş olan Lorre (Two and a Half Man, Dharma & Greg) ve Prady (Married With Children, Star Trek: Voyager)’in yarattığı dizi, Pasadena, California Dreamin’da yaşayan ve 20’li yaşların sonlarında olan iki fizikçi ve bu arkadaşların karşı komşusu olan genç, güzel ama zeka bakımından onlardan çok geride olan bir kızın hikayesini anlatıyordu.
Jim Parsons’un oynadığı aşırı derecede zeki ama sosyal hayattan da bir o kadar uzak, zamanını kitaplar, bilgisayar oyunları ve fantastik dünyalar arasında geçiren teorik fizikçi Sheldon Cooper karakteri, kısa sürede dizinin en beğenilen karakteri haline geldi. Parsons, Sheldon Cooper karakteri sayesinde 2009 yılında Emmy’ye aday gösterildi ve aynı yıl Television Critics Association ödüllerinde verilen en büyük komedi ödülünü kazandı.
Halen Los Angeles’da yaşamakta olan Jim Parsons, işlerinden bulabildiği boş zamanlarında piyano çalmakta, tenis, basketbol ve baseball karşılaşmalarını izlemekte.