Parker nació en Nelsonville, Ohio y fue criada en Cincinnati. Es hija de hija de Barbara Parker (de soltera Keck), operadora y maestra de guardería, y Stephen Parker, empresario y periodista;^[8]​ y la cuarta de ocho hijos, nacidos dentro del seno de una familia judía.^[9]​^[10]​ Entre sus hermanos se encuentran los actores Timothy Britten Parker y Pippin Parker. Los padres de Parker se divorciaron cuando ella tenía tres años y medio, y su madre se casó con Paul Forste, camionero y ejecutivo de cuentas.^[11]​

Empezó a estudiar y a bailar con el Ballet de Cincinnati cuando tenía ocho años, edad en la que también apareció en un programa de televisión local llamado “The Little Match Girl”.^[12]​^[13]​ En 1977, su familia se mudó a Englewood, Nueva Jersey. Continuó sus estudios de ballet con el American Ballet Theatre, lo que le dio la oportunidad de aparecer en obras como “El Cascanueces”.^[13]​^[14]​

Parker y cuatro de sus hermanos participaron en una producción de La novicia rebelde en el Teatro Municipal al aire libre (Muny) en San Luis, Misuri.^[15]​ Parker formó parte de la producción de Broadway The Innocents, dirigida por Harold Pinter y protagonizada por Claire Bloom. En 1978 fue seleccionada para interpretar a la huérfana July en el musical Annie, pasando a interpretar a la protagonista un año después, siendo la actriz de más edad que interpretó el papel en Broadway (14 años), aunque aparentaba menos. Al contrario que otras jóvenes actrices que protagonizaron el mítico musical, Sarah Jessica no destacaba como cantante, pero suplía sus carencias vocales con su talento como actriz.^[16]​ Más adelante fue una de las protagonistas de la telecomedia Square Pegs 1982, que duró sólo una temporada, a pesar de las buenas críticas. Siguió en ese papel con apariciones en películas como Footloose, Girls Just Want to Have Fun, L. A. Story y Hocus Pocus.

Filmes más importantes le siguieron: actuó en Honeymoon in Vegas, película en la que tuvo la oportunidad de demostrar su talento como comediante. Ha tenido papeles en Striking Distance y Ed Wood (1994). En 1995 consiguió un papel estelar en la película Miami Rhapsody. En el año 1996 tuvo papeles en The First Wives Club, If Lucy Fell y Mars Attacks!. En 1999 protagonizó la taquillera Dudley-Do-Right junto a Brendan Fraser, y en 2000 tuvo un papel en el filme de David Mamet State and Main.

Mientras actuaba en las películas, Parker continuó su carrera en el escenario, con el papel principal en la aclamada obra del off-Broadway Sylvia. En Broadway tuvo papeles en How to Succeed in Business Without Really Trying (junto a su esposo Matthew Broderick) y en la nominada a los Premios Tony Once Upon a Mattress.

Parker consiguió el reconocimiento mundial con la exitosa comedia de televisión de la cadena HBO, Sex and the City (1998-2004) (conocida en español como Sexo en Nueva York o Sexo en la ciudad), basada en la novela homónima escrita por Candace Bushnell. Allí compartió escena con Kristin Davis, Kim Cattrall y Cynthia Nixon. Su papel fue el de la escritora Carrie Bradshaw. Su desempeño actoral la hizo acreedora de los premios Emmy y Globo de Oro como "Mejor actriz de una serie de comedia", entre otros.^[17]​^[18]​

La serie culminó en 2004, tras seis temporadas, siendo las últimas cinco producidas por la propia Parker. Desde ese momento comenzaron a surguir rumores sobre una posible adaptación cinematográfica del programa protagonizado por las mismas actrices.^[19]​ Finalmente la película se estrenó en 2008 con gran éxito de crítica y público. El largometraje, dirigido por Michael Patrick King, recaudó mundialmente 415 millones de dólares estadounidenses.

Tras el fin de la serie, Parker se centró en el cine. En 2005 estrenó La Joya de la Familia, por la que fue nominada al Globo de Oro a la mejor actriz de comedia. En 2006 estrenó el gran éxito de taquilla Novia por contrato.^[20]​^[21]​

En 2010, se estrenó una segunda película inspirada en la popular serie de HBO, titulada Sex and the City 2, la cual también fue protagonizada por Parker, Davis, Cattrall y Nixon, y contó con las apariciones a modo de cameo de Liza Minnelli, Penélope Cruz y Miley Cyrus. Al igual que la anterior entrega de la saga, tuvo una gran aceptación por el público, no así por la crítica.^[22]​^[23]​

En 2012, pasó a formar parte del reparto de la cuarta temporada de Glee, siendo invitada especial. Apareció en cuatro capítulos de la serie, donde interpretó a la mentora del personaje principal Kurt Hummel, quién es traído a la vida por el actor Chris Colfer.^[24]​ En 2013, Parker prestó su voz a uno de los personajes de la película animada Escape from Planet Earth e interpretó a Gloria Steinem en escenas eliminadas del drama biográfico Lovelace. En 2015, protagonizó la comedia romántica independiente All Roads Lead to Rome, donde interpretó a una periodista estadounidense que regresa a Italia con su hija rebelde.

Parker dirige una compañía de producción, Pretty Matches, que ha creado contenido para HBO y otros canales desde 2009. Fundó la compañía en 2005 con Alison Benson, luego de una presentación de su agente Kevin Huvane.^[25]​^[26]​ A finales de 2016, Parker fue productora ejecutiva y protagonizó la serie dramática de HBO, Divorce (2016-2019), donde interpretó a Frances Dufresne, una mujer casada que tiene una aventura que precipita su divorcio.^[27]​^[28]​ La serie duró tres temporadas y recibió elogios de los críticos.^[29]​ Por su papel, obtuvo una nominación al Premio Globo de Oro.^[30]​

En 2018, Parker encabezó y produjo el drama independiente Here and Now, interpretando a una cantante de la ciudad de Nueva York que recibe un diagnóstico médico que le cambia la vida.^[31]​^[32]​^[33]​ En febrero de 2020, Parker y su esposo, Broderick, protagonizaron una reposición de Plaza Suite de Neil Simon en el Colonial Theatre de Boston durante dos semanas.^[34]​ Las vistas previas en el Teatro Hudson se habían programado para marzo de 2020 y su debut oficial estaba previsto para abril, pero esto se pospuso posteriormente debido a la pandemia de COVID-19.^[35]​

En diciembre de 2020, se informó que el guion de la tercera película propuesta se había vuelto a desarrollar como una miniserie que revive la serie de televisión original Sex and the City en desarrollo en HBO Max.^[36]​ Tras el anuncio del pedido de la serie, Parker, Cynthia Nixon y Kristin Davis retomaron sus papeles como amigas cercanas que viven en la ciudad de Nueva York.^[37]​ And Just Like That... (2021-2025), se estrenó el 9 de diciembre de 2021.^[38]​

En 1997 se casó con el actor Matthew Broderick, con el que tiene tres hijos: James (28 de octubre de 2002)^[39]​ y una pareja de gemelas (subrogadas), Marion Loretta y Tabitha (23 de junio de 2009).^[40]​

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