Ainsi prénommée en référence à Suzy Parker, fameux mannequin des années 50, Parker Posey prend des cours de danse et de comédie à la North Carolina School of the Arts, puis étudie l'Art dramatique à la prestigieuse State University de New York. Elle fait ses premiers pas de comédienne dans As the world turns, série télévisée américaine qui a aussi vu débuter Julianne Moore ou encore Marisa Tomei. Elle passe du petit au grand écran en 1993 avec Génération Rebelle de Richard Linklater et Coneheads.

La même année, Parker Posey tourne dans le court-métrage Flirt de Hal Hartley, cinéaste à l'univers décalé et poétique dont elle deviendra une des comédiennes-fétiches (Amateur et surtout Henry Fool en 1997). Cultivée, éprise de littérature et de musique, Parker Posey devient bientôt une égérie du cinéma indépendant américain. Choisie par des cinéastes-cultes tels que Julian Schnabel ou Gregg Araki, elle est l'un des beautiful people conviés à The Anniversary Party de Jennifer Jason Leigh et Alan Cumming. En 1997, cette brune piquante est primée à Sundance pour sa composition de fille perturbée qui se prend pour Jackie Kennedy dans The House of yes.

Mais celle que Time Magazine qualifia en 1997 de "Queen of indies" semble s'orienter ensuite vers un cinéma plus grand public. Elle est la compagne surbookée de Tom Hanks dans la comédie romantique Vous avez un message (1998) de Nora Ephron, un genre qu'elle explorera à nouveau à l'occasion d'Une affaire de coeur. Après avoir campé une actrice exaltée dans le parodique Scream 3 en 1999, elle accepte de participer à de vrais blockbusters, comme Blade : trinity ou Superman Returns (2006), dans lequel elle prête ses traits à Kitty, la petite amie du redoutable Lex Luthor. A l'affiche du film d'épouvante The Eye (2008), elle n'abandonne pas pour autant le monde du cinéma indépendant -dépeint en 2007 dans For Your Consideration. Elle retrouve ainsi son vieux complice Hal Hartley (Fay Grim, 2006) et tourne dans le premier long métrage de la fille de John Cassavetes, Broken english (2007).