Parkinson nació en Yorkshire (Inglaterra) en 1567, trasladándose a Londres a los 14 años para formarse como boticario. Tras su etapa de aprendiz, en 1617 pasó a ser farmacéutico de Jacobo I, cultivando un jardín botánico donde conservaba cerca de 480 especies. Parkinson formó parte del comité que redactó la Pharmacopœia londinensis en 1618.

En 1629 publica Paradisi in sole, paradisus terrestris or a choice garden of all sorts of rarest flowers, un libro sobre jardinería con descripciones de más de un millar de plantas y abundante información sobre el cultivo de especies vegetales, como el orden adecuado de las plantas en el jardín, los trazados, los distintos tipos de suelos, las herramientas necesarias, la plantación y siembra o los injertos. Muchas de las especies citadas en la obra fueron representadas mediante grabados en madera en 180 láminas a plena página con unas 800 plantas. Los cortes de madera fueron realizados en su mayoría por el alemán Christopher Switzer, mientras otros son copia de obras previas de autores como Crispijn van der Passe, Matthias l'Obel o Charles de l'Écluse.

Paradisi in sole fue el tratado de horticultura más importante de la época publicado en Inglaterra y en él se daba una interpretación del mundo vegetal como expresión de la creación divina. Según Parkinson, a través de los jardines el hombre podría evocar de alguna manera el Jardín del Edén. La segunda edición se publicó en 1656.

En 1640, a los 73 años, publicó Theatrum botanicum (The Botanical Theatre or Theatre of Plants), un tratado de plantas medicinales que daba continuación al Paradisi in sole. Provisto de la descripción de más de 3800 especies vegetales, este tratado sirvió de guía para boticarios durante generaciones. Al presentárselo a Carlos I, este le otorgó el título de Botanicus Regis Primarius, pasando a ser herborista real.

Parkinson murió en Londres durante el verano de 1650, en su honor se denominó el género de leguminosas de Centroamérica Parkinsonia.