Filla d’una família de grangers, aconseguí projectar la música country en l’àmbit internacional, a base de barrejar-la amb elements pop, i es convertí en un dels seus referents amb set dècades de carrera, una cinquantena d’àlbums d’estudi, més de 100 milions de discos venuts i més de 3.000 cançons compostes.
Fou aclamada per crítica i públic durant els anys setanta i vuitanta, amb temes com Dumb Blonde (1967), Joshua (1971), I Will Always Love You (1974), Here You Come Again (1977) i 9 to 5 (1980, tema principal de la pel·lícula Nine to Five, de Colin Higgins, que protagonitzà juntament amb Jane Fonda i Lily Tomlin, i amb el qual debutà en el cinema), i cantant amb Kenny Rogers la cançò composada pels Bee Gees Islands in the Stream (1983), que en català versionà Tomeu Penya com a Illes dins un riu (1999). L’octubre del 1999 publicà The Grass Is Blue, el primer d’una trilogia d’àlbums de gènere bluegrass, amb el qual inicià una etapa centrada en aquest gènere.
D’altra banda, tingué molt èxit el trio que formà amb dues dones provinents de la música country: Emmylou Harris i Linda Ronstadt, amb qui publicà Trio (1987) i Trio II (1999). També n’afavorí la popularitat la seva aparició en pel·lícules i programes de televisió. L’any 2008 s’estrenà el musical 9 to 5: The Musical, amb composicions seves.
Posteriorment en la seva discografia destaquen àlbums com Better Day (2011), Blue Smoke (2014), Pure & Simple (2016), I Believe in You (2017), A Holly Dolly Christmas (2020), Run, Rose, Run (2022) i Rockstar (2023), el seu primer disc de rock amb nombroses col·laboracions d’artistes com Sting, Paul McCartney, Ringo Starr, Elton John, entre d’altres.
Al llarg de la seva carrera musical guanyà 10 premis Grammy en diferents categories, i rebé més de cinquanta nominacions, i el 2011 li fou concedit un guardó a la seva trajectòria. El 2022 fou incorporada al Rock & Roll Hall of Fame.
El 1986 creà el seu propi parc temàtic, Dollywood, a Tennessee, amb atraccions, espectacles musicals i mostres d’artesania local. El 1995 fundà Dolly Parton’s Imagination Library, programa de foment de la lectura infantil que distribueix gratuïtament llibres als infants.