Родился 9 января 1924 года в Тбилиси. Настоящая фамилия — Параджанян.

Окончил Всесоюзный государственный иститут кинематографии (1951, мастерская Игоря Савченко).

В 1949—1960 годах — режиссёр Киевской киностудии имени А.П. Довженко.

В 1960—1980 годах — режиссёр к/ст «Арменфильм» и «Грузия-фильм».

Автор и соавтор сценариев, художник ряда спектаклей и фильмов.

В 1964 году появился его первый шедевр «Тени забытых предков» (по одноименной повести Михаила Коцюбинского; премия за лучшую режиссуру и приз на кинофестивале в Мар-дель-Плато, Аргентина, 1965; Кубок I Фестиваля Фестивалей в Риме, Италия, 1965 и др. награды), принесший режиссеру всемирную славу. Режиссёр-армянин создал кинематографический памятник гуцульской культуре. Поразительное проникновение в западноукраинскую этнографию здесь сочетается с самобытной поэтикой Параджанова. В картине доминирует изобразительное начало, причём особое место занимает новаторская работа с цветом, однако и мелодика гуцульской речи становится сильным выразительным средством. Для большинства эпизодов характерно стремительное внутрикадровое движение. Это самый экспрессивный фильм Параджанова. История о любви, смерти и верности исполнена мощной языческой витальности.

Всемирно прославившийся режиссёр, тем не менее, оставался в вынужденном простое. Его работа над фильмом «Киевские фрески» была прервана.

Автор сценариев ряда фильмов: "Интермеццо", "Киевские фрески", "Этюды о Врубеле", "Лебединое озеро. Зона".

В 1967 году Параджанова приглашают на Ереванскую киностудию, где он работает над фильмом «Цвет граната» («Саят-Нова») — картину о великом армянском поэте, речь в которой идет скорее о жизни духа, нежели о внешних событиях биографии. Здесь киноязык Параджанова значительно обновляется. «Цвет граната», подобно поэзии, изъясняется метафорами. Кадры обретают почти полную статику, отчего малейшее движение внутри них воспринимается как событийный взрыв. Предметы, представляющие подлинную историко-этнографическую ценность, работают наравне с актёрами. Язык цвета обретает ещё большее значение, хотя цветовая гамма становится более лаконичной. Каждый кадр содержит максимум смысловой информации, и считывание этого насыщенного содержания требует от зрителя немалой культуры.

В 1974—1977 годах — Параджанов находился в заключении, куда этот «неудобный», конфликтный человек был отправлен по умело составленному обвинению. С просьбой об освобождении режиссёра обратился к Л.И. Брежневу Луи Арагон, только после этого удалось вытащить Параджанова с зоны. После возвращения Параджанов работал на киностудии «Грузия-фильм», где совместно с Давидом Абашидзе поставил «Легенду о Сурамской крепости» (1984). В основе картины — грузинское предание о юноше, замуровавшем себя в стены крепости. Язык нового шедевра Параджанова, развивая найденное в «Цвете граната», стал ещё более изощрённым.

В 1986 году — Параджанов снимает документальный фильм «Арабески на тему Пиросмани». В «Ашик-Керибе» (1988, по сказке М.Ю. Лермонтова) Параджанов подтвердил репутацию уникального матера, но фильм, в основном, повторял уже пройденное режиссёром. После этого Параджанов занимался художественным коллажем, в искусстве которого не знал равных.

Народный артист УССР (1990).

Народный артист Армянской ССР (1990).

Ушёл из жизни 20 июля 1990 года в Ереване в начале работы над автобиографической картиной «Исповедь».

Похоронен в Ереванском пантеоне.

В январе 1993 года в Москве состоялась первая персональная посмертная выставка художественных работ Параджанова.

В 1997 году в Киеве создан Фонд Сергея Параджанова и на территории Национальной киностудии имени Довженко Параджанову открыт памятник.

1999 год — ЮНЕСКО объявило "Годом Параджанова".

В Москве начинает работу театр "Параджановское фойе".

Сергею Параджанову посвящён ряд документальных фильмов: "Сергей Параджанов" (реж. Фотос Ламбринос, Греция), "Параджанов. Партитура Христа до-мажор" (реж. Юрий Ильенко), "Бобо" (реж. Н. Мкртчян, А. Азатян), "Сергей Параджанов" (реж. П. Казальс, Франция), "Кухня пристрастий" (реж. А. Добровольский), "Маэстро" (реж. А.Л. Кайдановский), "Театр Параджанова" (реж. Е. Татарец), "Сергей Параджанов. Посещение" (реж. А. Серых), "Параджанов. Реквием" (реж. Холлоуейя, США), "Я снимаю гениальный фильм" (реж. В. Луговской). "Параджанов: последний коллаж" (реж. Р. Геворкян), "Ночь в музее Параджанова" (реж. Роман Балаян) и другие.