Molly Parker débute sa carrière de comédienne sur le petit écran, décrochant des rôles dans de nombreux téléfilms et séries comme
Highlander - La Série(1995) et
Six Feet Under (2002) avant d'incarner la belle Alma Garret dans
Deadwood (2004).
Au cinéma,
Molly Parker apparaît dès 1995 dans le court-métrage
Les Ailes Du Courage de Jean-Jacques Annaud, mais c'est un an plus tard, avec le long-métrage
Kissed, qu'elle se révèle dans le rôle d'une jeune fille amoureuse et obsédée par la mort.
Molly Parker s'illustre ensuite dans
Wonderland (1999) de Michael Winterbottom,
Sunshine d'Istvan Szabo, puis
Le Fantôme De Sarah Williams (2000), une production de Jodie Foster dans laquelle elle côtoie Billy Crudup et Jennifer Connelly.
Après s'être fait remarquer en 2001 dans le sulfureux
Le Centre Du Monde de Wayne Wang, en compétition au Festival de Cannes, la comédienne se retrouve deux ans plus tard aux côtés de John Cusack dans
Max, un film relatant l'adolescence du dictateur Adolf Hitler. Également à l'affiche du drame
Nine Lives (2004), elle incarne l'épouse du détective Louis Simo (Adrien Brody) dans le thriller
Hollywoodland (2006).
En 2009
Molly Parker revient au cinéma avec
La Route de John Hillcoat.