Джим (полное имя Джеймс Джозеф Парсонс) родился в 1973 году 24 марта в Техасе (Хьюстон, США), у него есть младшая сестра.

В шестилетнем возрасте он участвовал в школьной театральной постановке «Слоненок» по рассказам Киплинга и именно в это время к нему пришла идея стать актером профессионально. Будущий артист окончил среднюю школу Klein Oak High School в 1991 году.

В детстве он с упоением смотрел комедийные сериалы «Three`s Company», «The Cosby Show», «Family Ties» и они, безусловно, оказали влияние на будущую карьеру актера. Джим увлекается теннисом, баскетболом и бейсболом, играет на фортепиано.

После учебы в средней школе Джеймс поступил в университет в Хьюстоне, который окончил со степенью бакалавра. В 1999 году он поступил в аспирантуру при университете в Сан-Диего. В 2001 году Джим окончил обучение и перебрался в Нью-Йорк.

Джим Парсонс стал получать роли в небольших театральных постановках и телесериалах: «Справедливая Эми», «Эд».

В 2003 году после роли в рекламном ролике о Джиме заговорили с большим интересом. Парсонс также сыграл эпизодические роли в таких фильмах, как «Страна садов», «Школа негодяев» и «Десять шагов к успеху».

Долгое время в профессиональном плане Джиму не везло. Он постоянно принимал участия в кастингах в новые сериалы, но, даже если его выбирали, сериал в итоге не запускали по каким-то причинам.

Исключением стал проект «Теория Большого взрыва» о друзьях-ученых, которые разбираются в сложнейших законах физики, но совершенно не понимают законы отношений между людьми. Прочитав сценарий, Джим Парсонс пришел в восторг от диалогов героев и решил пройти кастинг на роль Шелдона. Во время первого прослушивания Парсонс так поразил автора идеи шоу Чака Лорри, что тот попросил повторить прослушивание. Он хотел убедиться, что актер сможет повторить столь блестящее выступление. В итоге Джим получил роль самого странного из друзей.

Критики сразу отметили, что Джим Парсонс в этой роли следует традициям комедийных звезд эпохи немого кино. Лорри отмечает, что Джим контролирует каждое движение, которое помогает поддерживать образ: как он идет, держит свои руки, наклоняет голову, не говоря о мимике.

В августе 2009 года Джим Парсонс получил за роль Шелдона приз Ассоциации телекритиков. Он был номинирован на «Эмми» в 2009-м и получил премию в 2010 году как выдающийся актер комедийного жанра. В январе 2011 года Парсонс получил «Золотой глобус» в номинации «Лучший актер в комедийном сериале».

В сентябре 2010 года Джим Парсонс подписал со студией новый контракт. Согласно условиям договора, он получит по 200 тысяч долларов и проценты от дохода за каждый эпизод четвертого сезона сериала.