Парнок София Яковлевна родилась в Таганроге, в обрусевшей еврейской семье. Отец — провизор, владелец аптеки, почетный гражданин г. Таганрога. Мать — врач. София старшая сестра поэта и переводчика Валентина Парнаха и поэтессы Елизаветы Тараховской. Рано потеряла мать, она умерла вскоре после рождении близнецов, Валентина и Елизаветы. Отец повторно женился на гувернантке. Отношения с мачехой, да и с отцом, у Софии не сложились. Одиночество, отчужденность, замкнутость в своем собственном мире, были постоянными ее спутниками. В 1894-1903 училась и закончила с золотой медалью Таганрогскую гимназию. В 1903 — 1904 училась в женевской консерватории, по классу фортепиано. Однако музыкантом не стала. Вернувшись в Россию училась на Высших женских Бестужевских курсы и юридическом факультете университета.
Софию Парнок страстно увлекла литература. Переводы с французского, пьесы, шарады, скетчи и первый цикл стихов, посвященный Надежде Павловне Поляковой — ее женевской… любви. Софья Парнок очень рано осознала эту свою странную наклонность, хотя по возвращении в Россию, осенью 1907 года, вышла замуж за литератора В. М. Волькенштейном (брак был заключен по иудейскому обряду). После распада неудачного брака, в январе 1909, Парнок обращала свое чувство только на женщин, данная тематика весьма характерна для ее лирики.
Печатать стихи София Парнок начала с 1906 г., когда дебютировала в журналах «Северные записки», «Русское богатство» критическими статьями, написанными блестящим остроумным слогом. Парнок своим талантом быстро завоевала внимание читателей, и с 1910 года была уже постоянным сотрудником газеты «Русская молва», ведущей ее художественного и музыкально — театрального раздела.
С 1913 сотрудничала в журнале «Северные записки», где кроме стихов публиковала переводы с французского и критические статьи под псевдонимом «Андрей Полянин». Парнок-критика высоко ценили современники; ее статьи отличались ровным доброжелательным тоном и взвешенной оценкой достоинств и своеобразия конкретного поэта. Ей принадлежат сжатые и четкие характеристики поэтики Мандельштама, Ахматовой, Ходасевича, Игоря Северянина и других ведущих поэтов 1910-х гг.. Признавая талант ряда акмеистов, она тем не менее отвергала акмеизм как школу. Парнок принадлежит (нехарактерное для нее по тону, но показательное для ее представлений об искусстве) одно из наиболее ярких выступлений против Валерия Брюсова, «играющего роль великого поэта» (1917).
«По долгу службы» Софье Парнок часто приходилось посещать театральные премьеры и — литературно — музыкальные салонные вечера. Она любила светскость и яркость жизни, привлекала и приковывала к себе внимание не только неординарностью взглядов и суждений, но и внешним видом: ходилав мужских костюмах и галстуках, носила короткую стрижку, курила сигару… На одном из таких вечеров, в доме Аделаиды Казимировны Герцык-Жуковской, 16 октября 1914 года, Софья Парнок встретилась с Мариной Цветаевой. Их роман продолжался вплоть до 1916 года. Цветаева посвятила ей цикл стихотворений «Подруга» («Под лаской плюшевого пледа…» и др.) и эссе «Mon frere feminine».
Первый поэтический сборник Софии Парнок «Стихотворения» вышел в Москве в 1916 г. и встретил положительные отклики критики явившись одновременно своеобразным памятником ее отношений с Цветаевой. Парнок писала стихи все лучше, все сильнее и тоньше психологически были ее образы, но наступали отнюдь не стихотворные времена.
После октябрьского переворота в 1917 г. Пакрнок Уехала в г. Судак (Крым), где прожила до начала двадцатых годов, перебиваясь литературной «черной» работой: переводами, заметками, репортажами. Не прекращала писать. Среди ее друзей этого периода — Максимилиан Волошин, сестры Аделаида и Евгения Герцык. В Судаке познакомилась с композитором А. Спендиаровым и, по его просьбе, начала работу над либретто оперы «Алмаст».
Вернувшись в Москву, София Парнок занималась литературной и переводческой работой. Была одним из учредителей объединения «Лирический круг» и кооперативного издательства «Узел». Выпустила в Москве четыре сборника стихов: «Розы Пиерии» (1922), «Лоза» (1923), «Музыка» (1926), «Вполголоса» (1928). Последние два сборника вышли в издательстве «Узел», причем «Вполголоса» — тиражом всего 200 экземпляров. Парнок продолжала после революции и литературно-критическую деятельность, в частности, именно она впервые назвала «большую четверку» постсимволистской поэзии — Ахматова, Мандельштам, Цветаева, Пастернак (1923, в статье «Б. Пастернак и др.»).
Парнок не примыкала ни к одной из ведущих литературных группировок. Она критически относилась как к новейшим течениям в современной ей литературе, так и к традиционной школе. Ее поэзию отличает мастерское владение словом, широкая эрудиция, музыкальный слух (отразившийся и в богатой метрике, оказавшей влияние на метрику Цветаевой в 1910-е годы). В ее последние сборники проникают разговорные интонации, ощущение «повседневности» трагедии; многие стихотворения посвящены физику-теоретику Нине Веденеевой — «Седой музе».
24 июня 1930 г. в московском Большом театре с триумфальным успехом состоялась премьера оперы А. Спендиарова «Алмаст» по ее либретто.
В последние годы Парнок, лишенная возможности печататься, как многие литераторы, зарабатывала на жизнь переводами. Софья Яковлевна Парнок скончалась 26 августа 1933 года, в подмосковном селе Каринское. Похоронена несколько дней спустя на немецком кладбище в Лефортово. Творчество ее, и история ее взаимотношений с Цветаевой до сих пор не изучены полностью, как и архив, в котором остались два неизданныхв сборника «Музыка» и «Вполголоса».