Nato e cresciuto a Houston, nel Texas, è figlio di Milton Joseph "Mickey/Jack" Parsons, deceduto in un incidente d'auto nel 2001, e dell'insegnante Judy Ann McKnight. Ha una sorella, Julie, che fa l'insegnante e che l'ha reso zio. Decide fin da piccolo di diventare attore. Studia all'Università di Houston (laurea triennale), dove diviene un membro della confraternita Pi Kappa Alpha. Ha poi conseguito la laurea specialistica (Master Degree) presso l'Università di San Diego, dove si esibiva all'Old School Theatre. Si trasferisce a New York per continuare la sua carriera di attore. Alcuni dei ruoli più importanti da lui interpretati includono l'apparizione come personaggio ricorrente nella serie Giudice Amy e un'apparizione speciale nella serie Ed.
Stella di Jim Parsons sulla Hollywood Walk of Fame
Grazie al programma Who Do You Think You Are?, Jim ricostruisce il ramo paterno del suo albero genealogico scoprendo di avere antenati in Louisiana e in Francia, motivo per cui inizia a studiare il francese. Tra i suoi antenati più celebri vi fu Louis François Trouard, architetto francese del '700. Jim Parsons è anche un grande appassionato di sport, nonostante non ne pratichi nessuno; segue in particolare la pallacanestro, sport in cui tifa per gli Houston Rockets ed è un grande fan di Dwight Howard. Ha anche una grande passione per il tennis: è un grande fan di Roger Federer ed è amico di penna di Eugenie Bouchard.
Nel marzo 2015 riceve una stella sulla Hollywood Walk of Fame di Los Angeles, e viene nominato dalla rivista Forbes l'attore più pagato al mondo: dalla quarta stagione di The Big Bang Theory Jim Parsons guadagnava infatti circa 100 milioni di dollari a stagione, equivalenti a circa 5 milioni di dollari ad episodio più il 10% dei diritti della serie. Nello stesso anno partecipa al film Visions e al doppiaggio del film d'animazione DreamWorks Home - A casa. Nel 2018 è protagonista della produzione di Broadway della piece The Boys in the Band, in scena al Booth Theatre; prodotto da Ryan Murphy, questo allestimento celebra il cinquantesimo anniversario di The Boys in the Band e il cast comprende Zachary Quinto (Harold), Andrew Rannells (Larry), Charlie Carver (Cowboy), Tuc Watkins (Hank) e Matt Bomer (Donald), con la regia di Joe Mantello.
Vita privata
Il 23 maggio 2012, in un'intervista rilasciata al New York Times, rende pubblica la propria omosessualità e la relazione col direttore artistico Todd Spiewak iniziata nel 2002. I due si sono sposati il 13 maggio 2017, alla Rainbow Room di New York celebrato da Hillary Clinton.
Parsons ha sostenuto la candidata democratica Hillary Clinton nel periodo precedente alle elezioni presidenziali degli Stati Uniti del 2016.
2015 - Nomination attore TV preferito per The Big Bang Theory
Doppiatori italiani
Nelle versioni in italiano delle opere in cui ha recitato, Jim Parsons è stato doppiato da:
Leonardo Graziano in The Big Bang Theory, Wish I Was Here, The Normal Heart, Building 10: dove osa la medicina, Ted Bundy - Fascino criminale, Hollywood, Spoiler Alert
Emiliano Coltorti in The Big Bang Theory (temp.), Il diritto di contare, The Boys in the Band
12Negli episodi 2x15, 2x19, 2x20, 2x21, 2x22 e 2x23, a causa di un'indisposizione di Leonardo Graziano, l'attore è stato doppiato da Emiliano Coltorti, ma in seguito gli episodi sono stati ridoppiati da Graziano.