Há registros a respeito da doação de extensas áreas a capitães-mores, datadas entre 1600 e 1633 (ano da invasão holandesa), com várias referências a topônimos que hoje fazem parte do município de Parnamirim. O Rio Pitimbu, com seus nomes antigos, é uma delas. Porém, apesar das distribuições feitas pelos capitães-mores e da cobiça dos fidalgos por propriedades, as terras de Parnamirim permaneceram inaproveitadas e despovoadas por séculos.
Em 1881, a região foi cortada pelos trilhos da linha férrea entre Natal e Nova Cruz, seguindo de perto o traçado do velho caminho para a Paraíba e o Recife. Sabe-se também que as terras ao sul do Pitimbu estavam, em 1889, nas mãos do senhor do Engenho Pitimbu, João Duarte da Silva. Posteriormente, o fidalgo comprou a maioria das propriedades vizinhas, incluindo uma grande área de tabuleiro plano ao sul do rio que dava nome à propriedade, distante 18 quilômetros de Natal. A área era conhecida como ?a planície de Parnamirim? e fazia parte do Engenho Cajupiranga.
Em 1927, o português Manuel Machado passou a ser o novo dono das terras do Engenho Pitimbu, que se estendiam dos limites com os Guarapes, Macaíba, ao norte, e as terras do Engenho Cajupiranga, ao sul. Ele adquiriu fazendas, sítios, engenhos e terras férteis, mas também áreas extensas e desabitadas. Com a posse das terras não esperava ganhar nenhum título nobiliárquico, mas apenas que a cidade crescesse e exigisse novos espaços para moradias.
No entanto foi em meio à aventura dos pioneiros da aviação civil que Parnamirim nasceu. Em 1927, foram abertas diversas rotas aéreas no Brasil. Para isso, foram escolhidas algumas áreas ao longo dessas rotas a fim de que se pudesse ser instalada uma rede de aeroportos.
Dessa forma, a Compagnie Generale Aéropostale - CGA (antiga Compagnie Générale d´Entreprise Aéronautique - CGEA) instalou o campo de pouso (para ser a cabeça da linha transatlântica na América do Sul) numa área doada pelo então dono da maior parte das terras pertencentes ao "município", o comerciante Manuel Machado, que contava com a imediata valorização do restante da sua propriedade.
Nesse mesmo período, foi construída "uma estrada de rodagem, ligando Natal ao campo de aviação em Pitimbu", facilitando, assim, a instalação da Aéropostale no Estado. Essa estrada, na verdade, era uma estrada carroçável que saía do caminho que levava ao porto dos Guarapes, em Macaíba, passava pelo engenho Pitimbu e acompanhava a linha férrea Natal/Nova Cruz, até o novo campo.
Nos anos seguintes, com a expansão das atividades da Aéropostale, que viria a ser absorvida em outubro de 1933 pela Air France, Manuel Machado vendeu novos pedaços de terra para a ampliação do "aeroporto de Parnamirim".
Em 1933, a Air France absorveu todas as companhias privadas de aviação civil. Novos investimentos foram feitos no campo e a companhia estatal francesa transferiu os hangares e demais instalações para o outro lado da pista de pouso, onde hoje estão as instalações da Base Aérea de Natal. A partir daí, ficou reconhecida a importância de Parnamirim para o desenvolvimento da aviação internacional.
Com o desenrolar da Segunda Guerra Mundial, o governo Vargas se viu forçado a assinar um acordo de defesa mútua (julho de 1941), ceder as áreas para a instalação de bases norte-americanas no Nordeste (outubro de 1941), romper relações diplomáticas com a Alemanha, Itália e Japão (janeiro de 1942) e, por fim, em 22 de agosto, declarar guerra aos países do Eixo. A construção das bases naval e aérea, em Natal, seria fruto desses acordos.
Para manter as aparências da participação conjunta nos esforços de guerra e salvar a auto-estima brasileira, o governo criou por decreto a Base Aérea de Natal, que daria o impulso decisivo para o surgimento da cidade de Parnamirim. A pista de pouso das companhias comerciais dividia ao meio o campo de Parnamirim. Os brasileiros ficaram com o lado oeste, onde já estavam as instalações da Air France e da companhia de aviação italiana (LATI), desativadas desde o início da guerra na Europa. Eram instalações modestas demais para atender o esforço de guerra dos aliados e os americanos preferiram ocupar o lado leste. Lá, eles estavam construindo um novo campo, a Base Leste: Parnamirim Field, o maior campo de aviação e base de operações militares que os Estados Unidos viria a ter, durante a Segunda Guerra, fora do seu território.
Em termos estratégicos, Parnamirim Field foi a base de um triângulo que apontava para o "teatro de operações" (o norte da África e o sul da Europa), onde a sorte dos aliados contra os nazistas estava sendo lançada. Este triângulo era identificado nos mapas estratégicos norte-americanos como Trampoline of Victory.
Somente em outubro de 1946, dezessete meses após a rendição da Alemanha, a Base Leste foi entregue a Força Aérea Brasileira. No mesmo ano foi inaugurada a Estação de Passageiros da Base Aérea de Natal, elevada à condição de Aeroporto Internacional Augusto Severo, em 1951.
Sua fundação como município emancipado se deu a 17 de dezembro de 1958, data em que se celebra o aniversário da cidade.
Para não deixar o Brasil por fora dos conhecimentos tecnológicos que a corrida espacial certamente traria à humanidade, o presidente Jânio Quadros criou a Comissão Nacional de Atividades Espaciais (CNAE). Como conseqüência, em 12 de outubro de 1965, o Ministério da Aeronáutica oficializou a criação do Centro de Lançamentos da Barreira do Inferno (CLBI), instalado em área do município de Parnamirim, e que nos dez anos seguintes, deu a Natal a fama de "Capital Espacial do Brasil", desenvolvendo vários projetos internacionais em parceria com a NASA. Um dos motivos que levar am à escolha do Nordeste para a instalação de uma base brasileira de lançamento de foguetes já é conhecido e comprovado pela sua posição estratégica em relação ao tráfego aéreo entre a Europa, Norte da África e Estados Unidos.
